Efecto del Soporte Sobre la Actividad y Selectividad de Catalizadores Soportados de Cobalto en la Reacción de Reformado de Etanol con Vapor

Abstract

Se realizó un estudio del desempeño de catalizadores en la reacción de reformado de etanol con vapor de agua (REV), con el fin de producir H2 para ser utilizado en pilas de combustible y desarrollar así una alternativa en base a recursos renovables para producir energía y no contribuir al aumento de la concentración de gases efecto invernadero en la atmósfera. Se comparó el desempeño en la reacción REV de catalizadores de cobalto soportados en ZrO2 de alta área superficial con catalizadores de cobalto soportados en Al2O3 y SiO2 con la misma “densidad superficial de Co”. Los catalizadores fueron caracterizados mediante BET, ICP‐AES, TPR, XRD y TGA‐DTA. Se analizó el efecto de la temperatura, la razón molar agua‐etanol y el pre‐tratamiento en el desempeño de los catalizadores. Al comparar catalizadores con igual “densidad superficial de Co”, se obtuvo que la producción de H2 disminuyó en el orden Co/SiO2 > Co/ZrO2 > Co/Al2O3. Todos los catalizadores Co/SiO2 y el catalizador Co/ZrO2 de mayor carga de cobalto, mostraron un buen desempeño en la reacción REV, con una selectividad hacia hidrógeno mayor a 4.5 [mol/mol de etanolconvertido]. Se determinó que sobre los catalizadores calcinados se formó la especie Co3O4 y se corroboró que la especie activa en la reacción REV es el Co metálico. La interacción metal‐soporte disminuyó en el orden Co/Al2O3 > Co/ZrO2 > Co/SiO2 y el tamaño de cristal de Co3O4 disminuyó en cada soporte en el orden SiO2 > Al2O3 > ZrO2. Grandes tamaños de partícula de Co3O4 (entre 5.9 y 17 nm) en los catalizadores Co/SiO2 favorecieron la formación de nanofibras de coque cristalinas, lo que junto a la gran cantidad de Co3O4 formado sobre la superficie de estos catalizadores, el cual fue previamente reducido a Co metálico, explica su buena selectividad y estabilidad en la reacción REV, a pesar de producir la mayor cantidad de depósitos de carbón. Finalmente se observó que a mayores razones molares agua/etanol aumenta la selectividad hacia H2 y CO2, que los catalizadores Co/SiO2 son más estables en la reacción REV que los catalizadores Co/ZrO2; y que la ZrO2 como soporte favorece la reducción de la especie Co3O4 durante la reacción REV en mayor grado que la SiO2.