Tesis doctoral de Irene Lopez Suarez
En este trabajo se han estudiado distintos catalizadores activos para la reacción de oxidación preferencial de monóxido de carbono en presencia de hidrógeno (preferential oxidation, prox). Este proceso es en la actualidad el más sencillo y eficaz para disminuir la concentración de co residual de las corrientes de hidrógeno que alimentan las pilas de combustible de membrana polimérica, evitando así el envenenamiento del catalizador que se encuentra en el ánodo de dicha pila. Al tratarse de una reacción heterogénea es conveniente que los catalizadores empleados presenten áreas superficiales elevadas; de este modo se obtiene una mayor relación superficie/volumen para la interacción gas-sólido y, por consiguiente, mayores actividades catalíticas. se han preparado dos tipos de nanocatalizadores de elevada área superficial para su posterior análisis en la reacción prox: no soportados y soportados en una malla metálica. Para la obtención de nanoestructuras no soportadas se utilizó como técnica de síntesis la co-precipitación confinada en hidrogeles de sílice (silica aquagel confined co-precipitation, sacop), desarrollada por el grupo de materiales porosos funcionales del incar. Este método permite obtener nanoestructuras de elevada área superficial debido al colapso de la sílice sobre los hidróxidos metálicos durante la etapa de precipitación. El método sacop se optimizó para la obtención de nanoestructuras de ceo2, lo cual permitió profundizar en el conocimiento de los mecanismos específicos de la técnica. Posteriormente el método sacop se empleó para preparar, entre otros, óxidos basados en cobre (cuox/ceo2 y cumn2o4) tras un riguroso análisis comparativo de los catalizadores de cobre empleados en la reacción prox a lo largo de los años. Estos catalizadores muestran una elevada actividad en la reacción prox, si bien están sujetos a cierto grado de desactivación, cuyos mecanismos se estudiaron en profundidad. La formación de carbonatos superficiales es la causa principal de la pérdida de actividad de los nanocatalizadores cuox/ceo2, mientras que la desactivación de la espinela de cobre y manganeso puede ser atribuida a la progresiva reducción del cobre sobre la superficie del catalizador por acción del monóxido de carbono. mediante el método sacop se obtuvieron los catalizadores basados en cobalto (co3o4/coooh) más activos para la reacción de oxidación preferencial de co. Esta técnica permitió obtener nanocatalizadores con concentraciones variables de coooh de alta superficie en función del método de precipitación empleado. Este compuesto, presente en las muestras frescas, es el responsable de las excelentes prestaciones de estos catalizadores, puesto que en las condiciones reductoras de la reacción prox se transforma gradualmente en co3o4 de elevada actividad catalítica. por último se sintetizaron nanoalambres de co3o4 mesoporosos soportados en una malla metálica de acero inoxidable mediante el método de evaporación inducida de amoniaco. Estos catalizadores estructurados unen a sus conocidas ventajas sobre los lechos catalíticos de partículas (mayor manejabilidad, baja caída de presión, excelentes coeficientes de transmisión de calor, etc.) El hecho de presentar actividades catalíticas muy elevadas y, lo que es más remarcable, una notable estabilidad en los ensayos de larga duración en todo el intervalo de temperaturas analizado.
Datos académicos de la tesis doctoral «Síntesis de catalizadores basados en óxidos de metales de transición para la oxidación preferencial de monóxido de carbono en corrientes de hidrógeno«
- Título de la tesis: Síntesis de catalizadores basados en óxidos de metales de transición para la oxidación preferencial de monóxido de carbono en corrientes de hidrógeno
- Autor: Irene Lopez Suarez
- Universidad: Oviedo
- Fecha de lectura de la tesis: 02/12/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Gregorio Marban Calzon
- Tribunal
- Presidente del tribunal: pilar Ramírez de la piscina
- José Luis Ayastuy arizti (vocal)
- fabian Suarez garcia (vocal)
- victoria laura Barrio cagigal (vocal)