Estudio de un catalizador de Ni-Co promovido con Ce anclado en un monolito cerámico para la obtención de hidrógeno a partir del proceso OSRE

Abstract

Este trabajo aborda el estudio del anclaje vía dip-coating de catalizadores tipo óxidos mixtos de Ni y Co, dopados con Ce, en monolitos cerámicos de cordierita para su uso como catalizadores en la producción de hidrógeno mediante el reformado oxidativo de etanol (OSRE). El estudio se centró en la definición y comprensión de las principales variables que controlan el proceso de recubrimiento, ajustando parámetros como la concentración de la suspensión, velocidades de inmersión y extracción, así como el tiempo de inmersión. Una aproximación a la optimización del método permitió lograr un recubrimiento uniforme, homogéneo, sin obstrucción de canales, con un espesor promedio de 59.1 ± 11.7 μm y una adhesión del 92.0 ± 2% tras condiciones de reacción. Bajo esas condiciones, el desempeño catalítico de los monolitos impregnados presentó, sorprendentemente, un comportamiento muy similar al obtenido con el catalizador en su presentación en polvo: conversiones completas de etanol (100%) y una selectividad mayoritaria hacia H₂ del 45 %, seguido de CO2 (35%), CH4 (19%) y CO (1%). Este resultado evidencia que la estructuración del catalizador no compromete la disponibilidad o características de los sitios activos y por ende su actividad catalítica. Este trabajo contribuye al avance en el diseño de catalizadores heterogéneos estructurados, al conjugar la versatilidad de los óxidos mixtos con las ventajas operativas de los monolitos cerámicos. Los resultados obtenidos reafirman el potencial de los monolitos cerámicos como soportes eficientes y mecánicamente estables para aplicaciones en procesos de conversión catalítica de alcoholes, aportando a la transición hacia tecnologías limpias de producción de hidrógeno y al cumplimiento de metas globales como las planteadas en el ODS7. (Texto tomado de la fuente)

This work addresses the study of the anchoring of mixed oxide catalysts based on Ni and Co, doped with Ce, onto cordierite ceramic monoliths via dip-coating, for their application in hydrogen production through the oxidative steam reforming of ethanol (OSRE). The study focused on defining and understanding the main variables that govern the coating process, by adjusting parameters such as suspension concentration, immersion and withdrawal speeds, as well as immersion time. An approach to method optimization allowed for achieving a uniform, homogeneous coating without channel blockage, with an average thickness of 59.1 ± 11.7 µm and an adhesion of 92.0 ± 2% after reaction conditions. Under these conditions, the catalytic performance of the impregnated monoliths showed, surprisingly, very similar behavior to that of the catalyst in its powder form: complete ethanol conversions (100%) and a predominant selectivity towards H₂ of 45%, followed by CO₂ (35%), CH₄ (19%), and CO (1%). This result demonstrates that the structuring of the catalyst does not compromise the availability or characteristics of the active sites, and therefore, does not affect its catalytic activity. This study contributes to the advancement of structured heterogeneous catalyst design by combining the versatility of mixed oxides with the operational advantages of ceramic monoliths. The results reaffirm the potential of ceramic monoliths as efficient and mechanically stable supports for catalytic alcohol conversion processes, supporting the transition towards clean hydrogen production technologies and the fulfillment of global goals such as those outlined in SDG 7.