Estudio experimental y cinético de conversión de mezclas NH3/N2O.

Manzano Peña, Daniel Alejandro
Alzueta Anía, María Ujué (dir.) ; Ruiz Gutiérrez, Adrián (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2025
Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente, Área de Tecnologías del Medio Ambiente

Máster Universitario en Ingeniería Química

Resumen: El amoníaco (NH₃) ha emergido como un vector energético prometedor en el contexto de la transición hacia sistemas energéticos sostenibles y libres de carbono. Sin embargo, su combustión presenta serios desafíos medioambientales, principalmente por la formación de óxidos de nitrógeno (NOₓ) y óxido nitroso (N₂O), este último con un elevado potencial de calentamiento global. En este Trabajo Fin de Máster se ha desarrollado un estudio experimental y cinético sobre la conversión de mezclas NH₃/N₂O en un reactor de flujo homogéneo, con el objetivo de proponer estrategias para la reducción de emisiones contaminantes. El trabajo experimental se ha centrado en evaluar el efecto de parámetros clave como la temperatura (600–1150 °C), la relación de mezcla [NH₃]/[N₂O] y la ratio de exceso de oxígeno (λ), sobre la conversión de los reactivos y la formación de productos. Se han llevado a cabo 13 experimentos diferentes variando estos parámetros, analizándose las concentraciones de NH₃, N₂O, NO, N₂, H₂ y O₂ a partir de cromatografías de gases e infrarrojo. Paralelamente, se han llevado a cabo simulaciones numéricas con un mecanismo de reacción usando el software ANSYS Chemkin-Pro, con el objetivo realizar un estudio preliminar del comportamiento del modelo cinético empleado. Esta comparación ha permitido validar los datos obtenidos en el laboratorio, mostrándose resultados coherentes en ambos casos, además de identificar las condiciones más favorables para maximizar la conversión del NH₃ y mejorar la eficiencia global del proceso. Adicionalmente, se ha estudiado la formación de hollín y compuestos aromáticos policíclicos (PAH’s) en mezclas de NH₃/N₂O/C₂H₄ bajo condiciones de pirólisis, variándose la temperatura entre 1000 y 1200 °C. Las muestras obtenidas se han caracterizado mediante microscopía electrónica (SEM/TEM) y espectrometría de masas, evidenciándose la influencia del N₂O en la formación de contaminantes. Los resultados de este estudio contribuyen al desarrollo de estrategias de combustión más limpias y eficientes para el uso del amoníaco como vector energético alternativo, aportando información relevante para el diseño de modelos predictivos más eficientes y tecnologías de mitigación de emisiones. Este trabajo contribuye a acercar el uso del amoníaco a una realidad energética más limpia, eficiente y alineada con los retos medioambientales del siglo XXI.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master