Catalizadores de platino e iridio soportados en soluciones sólidas de Ce1-xMxO2, (M=Ru) aplicables en la reacción de reformación de vapor de etanol para la obtención de hidrógeno

Abstract

Due to the requirements for industrial production of hydrogen in an efficient way, is necessary to develop new catalytic systems with physicochemical properties that allow increasing the performance. The efficiency of conversion and diminishing of activation temperature in the existing processes; specially the ethanol steam reforming process. In the present thesis were studied platinum and iridium catalyst supported on ceria solid solution doped with ruthenium, because its high oxygen storage capacity inside the crystalline structure that promote the oxide – reduction process in the catalysts, that provide high catalytic activity compared with pure CeO2. The Ce1-xRuxO2 support was made using sol – gel, method and platinum and iridium impregnation was made using incipient wetness impregnation. Thereafter, were performed analyses to study their morphological, structural and chemical properties through N2 physisorption, SEM, XRD, XPS, TEM and TPR characterization technics to corroborate the correct doping of supports as well as platinum and iridium active phase distribution on the surface. When we test Pt/Ce1-xRuxO2 and Ir/Ce1-xRuxO2 catalysts in the ethanol steam reforming reaction, we observed high ethanol conversion, selectivity and hydrogen yield at 600° C compared with the single support, the best catalytic system was Pt/Ce1-xRuxO2.

Debido a los requerimientos de los procesos industriales actuales para la producción de hidrógeno de manera eficiente, existe la necesidad de desarrollar sistemas de catalizadores con propiedades fisicoquímicas que permitan incrementar el rendimiento, la eficiencia de conversión y la disminución de la temperatura de activación de los procesos existentes, en específico del proceso de reformación de etanol con vapor. Es por tal motivo que en el presente trabajo de tesis se estudiaron catalizadores de platino e iridio soportados en soluciones sólidas de óxido de cerio impurificadas con rutenio, debido a su alta capacidad de almacenamiento de oxígeno en su estructura que promueve el proceso de óxido – reducción en los catalizadores, que proporcionarán una actividad catalítica elevada en comparación con el uso de CeO2 puro. Los soportes de Ce1-xRuxO2 fueron elaborados por el método sol – gel, y la impregnación con platino e iridio se llevó a cabo por el método de impregnación húmeda incipiente, después se analizaron sus propiedades morfológicas, estructurales y químicas a través de las técnicas de caracterización de fisisorción de N2, MEB, DRX, XPS, MET y TPR, donde se comprobó la correcta impurificación de los soportes y una buena distribución de las fases activas de iridio y platino sobre su superficie. Al probar los catalizadores de Pt/Ce1-xRuxO2 e Ir/Ce1-xRuxO2 en la reacción de reformación de etanol con vapor, se observó mayor conversión de etanol, selectividad y rendimiento hacia la producción de H2 a 600° C en comparación con el soporte sin impregnar, siendo el mejor sistema el Pt/Ce1-xRuxO2.