Hydrogen production from the steam reforming of liquefied petroleum gas using nickel based precursors

Abstract

O crescimento populacional e econômico mundial têm sido motivo de bastante atenção devido ao grande aumento da demanda energética, nas últimas décadas. Infelizmente, sabe-se que grande parte da geração de energia ainda é altamente dependente de matérias-primas não-renováveis, principalmente por causa de seu baixo custo, quando comparado às fontes renováveis de energia. Devido aos impactos ambientais causados pela matriz energética atual e também ao seu eminente esgotamento, espera-se que, nos próximos anos, haja um período de transição, no qual derivados de petróleo e outras fontes poluentes de energia sejam gradativamente substituídas por matérias-primas renováveis. Uma das formas de conduzir essa transição seria usando as atuais tecnologias para geração de energias renováveis, como por exemplo, a produção de hidrogênio a partir de hidrocarbonetos. Umas das várias linhas de pesquisa de produção de hidrogênio a partir de hidrocarbonetos consiste na reforma a vapor do gás liquefeito de petróleo (GLP), cuja composição é majoritariamente propano e n-butano e que está facilmente disponível em vários países, como o Brasil. Para conduzir a reação de reforma a vapor é necessário escolher catalisadores que tenham características apropriadas, como baixo custo, alta disponibilidade na natureza, alta atividade, dentre outros. Neste aspecto, catalisadores de níquel se apresentam como uma boa alternativa de estudo. Este trabalho foi elaborado com objetivo de avaliar a produção de hidrogênio a partir da reforma a vapor de GLP, utilizando catalisadores a base de níquel. Para este fim, dois sistemas catalíticos principais foram propostos. No primeiro, sintetizou-se precursores perovskitas suportados em alumina (LaNi/AL) e em céria-silica (LaNi/CS), além de uma perovskita não suportada (LaNi), para efeito de comparação. No segundo, quatro catalisadores de Ni suportados em ceria-silica, com diferentes teores molares de céria foram avaliados (Ni65CS, Ni75CS, Ni85CS e NiCe). Os resultados indicaram que os suportes empregados nas perovskitas foram diretamente responsáveis pelo aumento no desempenho catalítico, apesar de o catalisador LaNi/AL ter apresentado uma relativa alta taxa de formação de carbono e do LaNi/CS ter sofrido uma tênue oxidação da fase ativa. O suporte também desempenhou um papel importante no desempenho dos catalisadores de Ni suportado. Observou-se que o maior teor de sílica proporcionou a formação de menores tamanhos médios de cristalito de Ni0, maior resistência térmica ao sistema e facilitado a redução parcial da céria o que proporcionou uma maior estabilidade e melhor desempenho catalítico ao Ni65C.