Desenvolvimento e caracterização de catalisadores Ni/y-Al2O3 suportados em espuma de Al2O3 para a reforma a vapor de etanol

Abstract

Com o aumento da demanda energética culminando no crescimento das emissões de dióxido de carbono (CO2) no mundo, é necessário implementar medidas para mitigar a poluição excessiva que resulta no aumento da temperatura média global. O hidrogênio (H2) é uma das alternativas utilizadas para substituir os combustíveis fósseis, emissores de gases de efeito estufa, devido à elevada densidade energética. Contudo, seu uso apresenta dificuldades relacionadas ao armazenamento, tanto na forma líquida quanto na forma gasosa. Assim, com foco na produção embarcada de H2 a partir da reforma a vapor de etanol para uso em uma SOFC-APU (solid oxide fuel cell - auxiliary power unit), propõe-se neste trabalho a produção e caracterização de um catalisador de reforma de Ni/y-Al2O3 sobre espuma comercial de alumina produzido por dip-coating. O recobrimento com y-Al2O3 e a impregnação com Ni foram eficazes e pôde-se observar que houve deposição de aproximadamente 0,0457 g de Ni sobre a superfície disponível, o que é comparável com as referências utilizadas. Os resultados obtidos para aderência da camada de recobrimento com y-Al2O3 foram superiores a 92%. Entretanto, observou-se com microscopia eletrônica de varredura a presença de trincas e descolamentos da camada de recobrimento após a realização de ciclos térmicos, embora a aderência após 20 ciclos ainda tenha sido superior a 93%. Por fim, a conversão do etanol foi superior a 98% entre 500°C e 600°C o que evidencia a eficácia do catalisador produzido para a reforma a vapor de etanol.

With the increase of energy demand resulting in the rise in global carbon dioxide (CO2) emissions, it becomes necessary to adopt measures that help mitigate excessive pollution, which contributes to the increase in average global temperatures. Hydrogen (H2) is one of the alternatives used to replace fossil fuels, which are major emitters of greenhouse gases, due to its high energy density. However, its use still faces challenges, especially regarding storage, both in liquid and gaseous form. Therefore, focusing on the onboard production of H2 via ethanol steam reforming for use in a SOFC-APU (solid oxide fuel cell – auxiliary power unit), this work proposes the production and characterization of a Ni/y-Al2O3 reforming catalyst supported on commercial alumina foam, produced via dip-coating. The y-Al2O3 coating and Ni impregnation were effective, showing significant deposition over the available surface. The results for the adhesion of the y-Al2O3 coating layer were above 92%. However, scanning electron microscopy images revealed the presence of cracks and delamination of the coating layer after thermal cycling, although adhesion remained above 93% even after 20 cycles. Finally, ethanol conversion was higher than 98% between 500°C and 600°C, demonstrating the efficiency of the produced catalyst for ethanol steam reforming.