Cinética química da reação de oxidação parcial de etanol em catalisador de níquel

Abstract

Alternativamente aos motores de combustão interna tradicionais, aplicações que utilizam fontes energéticas mais limpas e eficientes vêm ganhando espaço no âmbito mundial, dentre elas, destacam-se as células a combustível acopladas com reformadores capazes de produzir o gás hidrogênio (H2) como fonte de energia para a célula, todo o conjunto embarcado na própria aplicação. Neste trabalho, buscou-se de forma inédita, compreender a cinética da reação de oxidação parcial do etanol para produzir H2 utilizando níquel suportado em alumina sob fluxo de etanol e oxigênio arrastados por nitrogênio de 525-625 °C. O modelo de lei de potência se mostrou o mais realístico, retornando erro de 3,07% para razões etanol/oxigênio variável com EA= 10,97 kJ/mol, e para os testes de etanol/oxigênio constante, 4,47% de erro com EA= 12,95 kJ/mol. O acetaldeído foi o principal produto da reação. Quando o experimento seguiu a estequiometria, CO e H2 foram favorecidos. Um mecanismo de quatro etapas foi elaborado considerando etapas de adsorção e dessorção, porém nenhum passo apresentou erro menor que os modelos de lei de potência. O reator utilizado se mostrou diferencial e livre de efeitos difusivos.

Abstract: As an alternative to traditional combustion engines, applications that use cleaner and more efficient energy sources are gaining space around the world, among then are the fuel cells coupled with reformers capable of producing the hydrogen gas (H2) as an energy source for the cell, with the entire set embedded in the application itself. In this work, the aim was to understand the kinetics of the partial oxidation reaction of ethanol to produce H2. Catalytic testes using nickel supported in alumina under flow of ethanol and oxygen entrained by nitrogen of 525-625 ° C were performed. The power law model was more realistic, returning an error of 3.07% for variable ethanol/oxygen rate, with EA = 10.97 kJ / mol, and 4,47% error for constant ethanol/oxygen rate, with EA = 12.95 kJ / mol. Acetaldehyde was the main product of the reaction. When the experiment followed stoichiometry, CO and H2 were favored. A four-step mechanism was elaborated according to the adsorption and desorption steps, but power law model was still more realistic. The reactor used is differential and absent of diffusional effects.