Avaliação de catalisadores de cobre derivados de hidróxidos duplos lamelares para reação de deslocamento água-gás
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2013-03-11Metadatos
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O hidrogênio é considerado o combustível do futuro, devido a sua alta
densidade energética e a sua aplicação em células a combustível. A obtenção de
hidrogênio ocorre, principalmente, através da reforma de hidrocarbonetos leves.
Neste processo, o produto da reação de reforma é uma corrente gasosa composta
por hidrogênio, monóxido e dióxido de carbono. Entretanto, as concentrações do
monóxido de carbono (CO) na mistura reacional são extremamente elevadas para
certas aplicações, como síntese de amônia e utilização em células a combustível,
em que o CO atua como veneno para alguns tipos de catalisadores. Para remover o
excesso de CO e aumentar o rendimento a hidrogênio nos processos de reforma, é
utilizada a reação de deslocamento água-gás (Water-Gas Shift), que ocorre em dois
estágios: a altas temperaturas, em torno de 400°C com catalisadores de Fe-Cr; e a
baixas temperaturas, em torno de 250°C com catalisadores de Cu-Zn. O objetivo
deste trabalho foi desenvolver e avaliar catalisadores de cobre, zinco e alumínio
derivados de Hidróxidos Duplos Lamelares (HDL) para a reação de deslocamento
água-gás a baixas temperaturas. Os HDL, também denominados materiais do tipo
hidrotalcita, possuem características úteis à catálise, como a distribuição
homogênea de metais na sua estrutura, proporcionando uma maior estabilidade
térmica e atividade ao catalisador. Foi utilizado um planejamento de experimentos
para as duas variáveis de composição, as razões molares Cu/Zn e (Cu+Zn)/Al, além
de replicá-los em dois grupos de experimentos com e sem envelhecimento, para
verificar a influência desta etapa nas propriedades dos HDL. Os catalisadores foram
preparados por coprecipitação; e foi analisada a influência das condições de preparo
sobre suas propriedades físico-químicas, tais como composição, área específica,
volume e diâmetro médio de poros, além da atividade catalítica na reação de
deslocamento água-gás a baixas temperaturas. Foi possível verificar a presença da
fase de HDL de Cu/Zn/Al em todos os catalisadores obtidos. Em algumas amostras,
houve a formação de pequenas impurezas, como malaquita e auricalcita, nos
catalisadores envelhecidos, e óxidos de cobre e de zinco nos materiais sem
envelhecimento. A etapa de envelhecimento também afetou a influência das razões
molares Cu/Zn e (Cu+Zn)/Al sobre as propriedades texturais dos catalisadores e
sobre a atividade catalítica. Para catalisadores envelhecidos, a área específica não
depende de forma expressiva da composição. Entretanto, estes catalisadores
aparentam possuir maior estabilidade térmica em reações prolongadas. O
planejamento de experimentos permitiu um melhor estudo de influência das
variáveis de composição nas características finais dos catalisadores, auxiliando
futuros estudos de síntese deste tipo de material.