Produção de hidrogênio por decomposição do metano sobre catalisadores de Ni-Cu-Al e M-Ni-Cu-Al (M = Zn, Mg, Fe e Co)

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Salib, Cíntia Quissini
• Orientador(a): Pérez Lopez, Oscar William
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Produção de hidrogênio; Decomposição do metano; Hidrotalcita
• Palavras-chave em Inglês: Catalytic decomposition of methane; Hidrotalcite-like compounds; Hydrogen; M-Ni-Cu-Al catalysts; Catalyst activation
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/274589

O hidrogênio é um vetor de energia ambientalmente amigável que não gera gases de efeito estufa em sua combustão e apresenta diversas aplicações industriais. Por não ser encontrado em sua forma elementar na natureza, é necessário o uso de diversos processos de obtenção, como a reforma a vapor de hidrocarbonetos, oxidação parcial do gás natural e eletrólise da água. Outra rota alternativa de produção de hidrogênio é a decomposição catalítica do metano, formando hidrogênio e carbono sólido, sem emitir outros gases poluentes. Neste trabalho, foi avaliada a decomposição catalítica do metano utilizando catalisadores de Ni-Cu-Al e M-Ni-Cu-Al (M = Zn, Mg, Co e Fe) do tipo hidrotalcita, preparados por coprecipitação. Os catalisadores foram caracterizados por Adsorção-dessorção de N2, Redução em Temperatura Programada, Termodessorção de Amônia, Difração de Raios-X, Oxidação à Temperatura Programada e Microscopia Eletrônica de Varredura. A atividade catalítica foi avaliada em reator de leito fixo com análise por cromatografia gasosa em linha. Foram realizados experimentos entre 500 e 700 °C avaliando a influência da etapa de redução com hidrogênio ou ativação com metano. Foram também realizados experimentos em função do tempo com temperatura fixa e em função da temperatura, com taxa de aquecimento fixa. Para os catalisadores Ni- Cu-Al, os resultados obtidos indicaram que o cobre diminui a temperatura de redução e aumenta a resistência à desativação em altas temperaturas, devido à formação da liga Cu-Ni. A amostra que apresentou os melhores resultados de conversão e estabilidade foi com 11%Cu, 55%Ni e 33%Al, quando ativada com metano. Todas as amostras apresentaram nanotubos de carbono como fase predominante de carbono produzido. Com relação às amostras M-Ni-Cu-Al, foi verificada que a presença do promotor cobalto e ferro afetou a redutibilidade das amostras. Essa mudança na temperatura de redução e o papel de promotores ativos para a decomposição catalítica do metano garantiu maior tempo de atividade e conversão para as amostras ativadas com metano. A ativação dos catalisadores com o próprio metano é um diferencial para a produção de hidrogênio por esta rota.