Preparação e caracterização de transportadores de oxigênio à base de Fe e Mn

• Autor(a) principal: Silva, Joyce Cristine Araújo da
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/38263
• topic: Captura de CO2; CO2 capture; CLC; CLC; Combustão por recirculação química; Chemical Recirculation Combustion; Ferro; Iron; Manganês; Manganese

A geração de energia está diretamente ligada ao consumo de combustíveis fósseis como petróleo, carvão mineral e gás natural. A fim de atender, principalmente a demanda tecnológica, produz-se grande quantidade de gases que são intensificadores do efeito estufa, elevando a emissão de CO2, maior contribuinte do aquecimento global. As tecnologias de Captura e Armazenamento de CO2 (CAC) surgem como uma alternativa para alcançar a redução de CO2. A Combustão por Recirculação Química (Chemical Looping Combustion - CLC) tem se mostrado como uma tecnologia promissora na captura inerente de CO2 devido à baixa penalidade energética e baixo custo de captura comparado com as demais técnicas de CAC. A Reforma por Recirculação Química (Chemical Looping Reforming – CLR) é uma tecnologia que permite a produção H2, que atualmente tem sido bastante utilizado como combustível contrubuindo diretamente na diminuição da emissão de CO2 na atmosfera. As características dos transportadores de oxigênio são de extrema importância para a efetividade do processo CLC. Transportadores de oxigênio à base de ferro, manganês e óxidos mistos do tipo perovskita vem sendo vistos como opções atraentes para aplicação em CLC. Por isso, este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo sintetizar e caracterizar transportadores de oxigênio à base de ferro e manganês produzidos através do método de combustão em solução com diferentes razões estequiométricas a fim de avalia-los em processos de recirculação química. As técnicas de caracterização utilizadas foram Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura por Emissão de campo (MEV-FEG), Redução a Temperatura Programada (TPR) e Análise Termogravimétrica (TGA). O método de síntese por combustão se mostrou eficiente na síntese de transportadores de oxigênio FE, FeMn 1:1 e FeMn 2:1, fato comprovado pelo DRX. No MEV nota-se que a morfologia dos materiais é modificada com a adição de manganês a estrutura, porém, quando tem-se excesso de óxido de ferro na estrutura a morfologia retorna a do transportador inicial. Através do consumo de H2 no RTP observou-se que o transportador FE apresentou maior Ro. Na análise de reatividade por ciclos de redução o transportador FeMn 1:1 teve aplicação destacada em processos de CLR e o FeMn 2:1 em processos CLC. Na análise termogravimétrica observou-se a oxidação dos materiais através do ganho de massa com aumento da temperatura. Por fim, todos os transportadores de oxigênio após reduzidos em CH4 se mostraram eficientes no retorno a sua fase inicial, quando expostos a atmosfera oxidante.