Desenvolvimento de catalisadores de níquel e cobalto suportados em óxidos à base de céria e alumina para a reforma seca do biogás

• Autor(a) principal: Chagas, Luiz Guilherme Cardoso das
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/14903
• topic: Reforma seca; Catalisadores a base de Ni-Co; Produção de hidrogênio; Catálise; Biogás; Produção de hidrogênio; Dry reform of methane; Ni-Co catalysts; Hydrogen production

A conversão do biogás em um produto de alto valor agregado, como H2, através da reação de reforma seca do metano mostra-se promissora para a geração de energia renovável. Catalisadores à base de níquel são usualmente empregados, devido a sua alta atividade e baixo custo. Contudo, os mesmos são desativados ao longo da reação, em virtude do depósito de carbono sobre seus sítios ativos, sinterização e oxidação de sua fase metálica. O controle do tamanho da partícula de Ni feito através da utilização de um suporte com alta área específica associado a um material com propriedades redox, como CeO2 suportado em Al2O3, pode ser considerado como uma boa estratégia para mitigar a desativação catalítica. Além disso, diversos estudos indicam que catalisadores bimetálicos de Ni e Co apresentam um bom desempenho e estabilidade, durante a reação de reforma seca do metano. Dessa forma, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho catalítico dos catalisadores: Ni/CeO2/Al2O3 (10% p/p de Ni), 9Ni-Co/CeO2/Al2O3 (9% p/p de Ni e 1% p/p de Co) e 7Ni-Co/CeO2/Al2O3 (7% p/p de Ni e 3% p/p de Co) na reação de reforma seca do metano à 800ºC. Os metais foram impregnados ao suporte por via seca e, em seguida, as amostras foram calcinadas à 400ºC por 4 horas, sendo caracterizadas através de análises BET, DRX, FRX e TPR. Os resultados BET mostraram que os catalisadores apresentaram uma alta área específica, enquanto que o DRX exibiu as linhas de difração típicas do NiO, Co3O4, Al2O3 e CeO2. O FRX mostrou que a razão Ni/Co das amostras foram próximas da teórica e o TPR indicou que a adição de Co reduziu o grau de redução das amostras, em virtude da interação Ni-Co-CeO2/Al2O3. O ensaio catalítico à 800ºC mostrou que o catalisador 9Ni-Co/CeO2/Al2O3 apresentou a maior conversão e estabilidade para a reação. Os resultados do ATG mostraram que houve formação de carbono em todas as amostras. As amostras Ni/CeO2/Al2O3 e 9Ni-Co/CeO2/Al2O3 também foram estudadas nas temperaturas de 750ºC, 700ºC e 650ºC. Enquanto que o catalisador monometálico apresentou uma forte queda no desempenho catalítico com o decréscimo da temperatura, a queda na performance do catalisador bimetálico foi mais atenuada, em virtude da adição de Co. Além disso, o desempenho catalítico do 9Ni-Co/CeO2/Al2O3 na temperatura de 700ºC foi superior ao do Ni/CeO2/Al2O3 à 800ºC. Assim, a adição de 1% em massa de Co ao catalisador de Ni, suportado em CeO2 e Al2O3 possibilitou a diminuição da temperatura de reação em até 100ºC, o que representa uma significativa redução na demanda energética desse processo.