Avaliação de catalisadores de níquel suportados em alumina sintetizados via magnetron sputtering para a produção de hidrogênio a partir da decomposição de metano - Biondo, Lucas David (2024)
A decomposição de metano para a produção de hidrogênio é classificada como azul-turquesa, um intermediário entre o hidrogênio verde e o hidrogênio azul. Essa tecnologia não gera gases de efeito estufa (GEE) e não requer a instalação de CCUS (captura e armazenamento de carbono), tornando-se ambientalmente competitiva entre as tecnologias, uma vez que os subprodutos são carbono sólido e hidrogênio. Para tanto, esta pesquisa relacionada ao tema foi definida em duas etapas. A primeira etapa está relacionada ao desenvolvimento da metodologia para avaliar o desempenho de um catalisador comercial (CC) sobre a reação de decomposição de metano. A segunda etapa está relacionada a síntese de catalisadores pela técnica magnetron sputtering e a avaliação do desempenho destes catalisadores sintetizados (CS) sobre a conversão de metano na sua reação de decomposição. A primeira etapa da pesquisa contribui para otimizar os parâmetros de temperatura e velocidade espacial sobre a conversão de metano, adotando o conceito de planejamento de experimentos para coletar dados e identificar fatores significativos por meio de um planejamento fatorial completo 3². A maior conversão de metano, considerando o equilíbrio termodinâmico da reação, foi obtida a 900 K e 6000 mL.h-1.g-1. O CC utilizado foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), fluorescência de raios X (FRX), análise das propriedades texturais (BET/DFT) e difração de raios X (DRX). Na segunda etapa, catalisadores de Ni suportados em alumina ativada (y-Al2O3) foram sintetizados por meio da técnica de magnetron sputtering. Foram utilizadas diferentes potências e tempos de deposição e diferentes granulometrias do suporte do catalisador (y-Al2O3) para a síntese dos catalisadores. Os catalisadores sintetizados (CS) alcançaram diferentes concentrações de Ni e foram avaliados para conversão de metano na reação de decomposição de metano. Os catalisadores sintetizados (CS) foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), fluorescência de raios X (FRX), análise das propriedades texturais (BET/DFT) e difração de raios X (DRX). Os experimentos evidenciaram que os melhores resultados dos catalisadores sintetizados (CS) e dos catalisadores comerciais (CC) utilizados nesta pesquisa são equivalentes na ordem de aproximadamente 80% para a conversão de metano. No entanto, a composição dos catalisadores sintetizados (CS) apresenta concentrações de níquel inferiores na ordem de 50%, sugerindo maior eficiência do metal ativo. [resumo fornecido pelo autor]