Reação de deslocamento de gás d Água sobre catalisadores de cobre e níquel suportados em alumina e nanofibra de carbono / Water gas shift reaction over copper and nickel catalysts supported on alumina and carbon nanofibers

AUTOR(ES)
FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

13/08/2012

RESUMO

A reação de deslocamento de gás d água, também conhecida como water gas shift reaction (WGSR), é muito utilizada na produção de hidrogênio, por meio da conversão do monóxido de carbono em CO2 e da água em H2. No presente trabalho, catalisadores de cobre e níquel suportados em alumina ou nanofibras de carbono (NFC) foram utilizados para estudo da WGSR. Os catalisadores foram preparados através da impregnação de nitrato do metal nos suportes, sendo 5% em massa o valor nominal de teor metálico empregado. Os materiais foram secados, calcinados e caracterizados através de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios X (DRX), Adsorção Física de Nitrogênio e Espectrometria de Emissão Óptica por Plasma Indutivamente Acoplado (ICP OES). Depois de calcinados, os catalisadores foram carregados no reator, reduzidos e então testados na WGSR a baixas temperaturas (125 - 300 °C). Os gases que saíram do reator foram analisados online por Cromatografia Gasosa (CG). Houve produção de CO2, H2 e, provavelmente, de coque em pequenas quantidades. A pressão parcial de CO variou entre 4,64 e 11,35 kPa, e a pressão parcial de água variou entre 20,01 e 47,44 kPa. As condições de reação mais favoráveis para 5% Cu/Al2O3 foram pH2O = 38,64 kPa e pCO = 11,35 kPa, em todas as temperaturas reacionais empregadas. Já para 5% Cu/NFC as condições mais favoráveis foram pH2O = 20,01 kPa e pCO = 6,56 kPa, correspondendo a uma razão molar H2O:CO de 3,05. Outra variável testada foi corrente elétrica aplicada em 5% Ni/NFC, com o objetivo de verificar sua influência na atividade do catalisador. Entretanto, diferentes intensidades de corrente elétrica (entre -1,4 e 1,4 A) não alteraram a taxa ou a seletividade da WGSR. Dentre os catalisadores testados, 5% Cu/Al2O3 foi o mais ativo em todas as condições reacionais, devido à alta dispersão das partículas metálicas no suporte. Níquel suportado em Al2O3 se mostrou pouco ativo, porque as partículas metálicas estavam muito dispersas e, provavelmente, não foram reduzidas pelo H2. Ni/NFC e Cu/NFC apresentaram baixas conversões de CO, devido à hidrofobicidade do suporte. A energia de ativação aparente calculada para a WGSR foi de 86,05 kJ/mol para 5% Cu/Al2O3 e de 69,80 kJ/mol para 5% Cu/NFC. O mecanismo de reação proposto para Cu/NFC foi redox de cooperação e as ordens aparentes de reação obtidas foram 0,64 em relação ao CO e aproximadamente zero em relação à água.

ASSUNTO(S)

hidrogênio fibras de carbono catalisadores de cobre alumina hydrogen carbon fibers copper catalysts nickel catalysts alumina

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