Hidrógeno puro a partir de biogás: efecto de la adición de agua en la etapa de reducción ("Steam Iron Process") utilizando óxidos de hierro y ferritas de cobalto como transportadores de oxígeno

López Barranco, Beatriz
Herguido Huerta, Francisco Javier (dir.) ; Lachén Mateo, Jaime (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2016
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Ingeniería Química

Graduado en Ingeniería Química

Resumen: En el presente proyecto se ha estudiado la producción de hidrógeno puro a partir de la combinación de los procesos de reformado seco de metano y “steam iron”. Se ha investigado este proceso usando dos sólidos transportadores de oxígeno, ferritas de cobalto y sólido “triple”. El reformado seco de metano permite la descomposición de un biogás sintético, en presencia de un catalizador de níquel, generando una corriente altamente reductora formada principalmente por H2 y CO. Este gas de síntesis reduce al transportador de oxígeno a un menor estado de oxidación. Posteriormente, se oxida con vapor de agua produciendo así hidrógeno de alta pureza. A este proceso cíclico se le conoce como “steam iron”. Uno de sus inconvenientes es la deposición de coque en las etapas de reducción, lo que provoca la obturación del lecho y la posible contaminación del H2 con óxidos de carbono en la oxidación. Ante este problema se ha propuesto la adición de pequeñas concentraciones de agua al biogás con el fin de solucionar dicho inconveniente operacional. Los diferentes ensayos han sido llevados a cabo en un reactor de lecho fijo analizándose los gases exhaustos del reactor por micro cromatografía. El estudio consiste en buscar la concentración de agua óptima que permita un compromiso entre producción de hidrógeno y cantidad de coque generado, dado que el carácter oxidante de la misma podría inhibir la etapa de reducción. Para ello se han testeado concentraciones desde el 0 – 12,5 % H2O manteniendo la temperatura en la reducción a 700 ºC y en la oxidación a 500 ºC. Por un lado, se ha llevado a cabo la búsqueda de la cantidad de agua idónea, y, por otro lado, se ha estudiado la estabilidad de los sólidos a lo largo de los ciclos redox para las mejores condiciones de operación. Previamente a los experimentos en el lecho fijo, se ha llevado a cabo un análisis termogravimétrico para ambos sólidos, así como su caracterización por medio de técnicas como: determinación de la superficie específica (BET), difractometría de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de barrido (SEM). Estas dos últimas también se han realizado posteriormente, permitiendo comparar la diferencia entre el sólido fresco y tras tres ciclos de reacción. Finalmente se ha llevado a cabo una comparación de los resultados obtenidos con otros reportados en bibliografía de reformado de metano, con el fin de situar el proceso utilizado en el marco actual de producción de hidrógeno, así como con otros estudios llevados a cabo en el presente grupo de investigación, CREG.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado