• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Química
    La sílice porosa protege el catalizador de níquel

    Imágenes de microscopía electrónica de transmisión de (izquierda, centro) catalizador de níquel-sílice y (derecha) un catalizador comercial. Crédito:Reimpreso de Ref. 1, Copyright 2018, con permiso de Elsevier

    Al envolver nanopartículas de níquel en un escudo protector de sílice porosa, Los investigadores de A * STAR han desarrollado un catalizador robusto y altamente activo que podría ayudar a producir metano a partir de biomasa.

    La biomasa es una materia prima potencialmente neutra en carbono para fabricar combustibles u otros productos químicos útiles. A través de un proceso llamado gasificación, la biomasa se convierte en una mezcla, conocido como syngas, que comprende monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrógeno. El gas de síntesis se puede convertir en una variedad de otras sustancias químicas, incluido el metano, que se puede utilizar como combustible de transporte o gas ciudad, o quemado para generar electricidad.

    Varios catalizadores convierten el gas de síntesis en metano. El níquel es uno de los más comunes, debido a su alta actividad y costo moderado, y normalmente se apoya sobre otro material como alúmina o sílice. Pero el catalizador puede desactivarse durante esta reacción de metanización a alta temperatura, ya sea a través de una acumulación de carbono llamada coquización, o mediante un proceso llamado sinterización en el que las partículas de catalizador se agrupan. Es más, cualquier rastro de compuestos de azufre en el gas de síntesis puede desactivar muy rápidamente la actividad catalítica del níquel, por lo que el gas de síntesis debe pasar por un costoso proceso de limpieza para eliminar el azufre antes de la metanización.

    Luwei Chen del Instituto A * STAR de Ciencias Químicas e Ingeniería y sus colegas ahora han incrustado nanopartículas de níquel en sílice porosa, que permite que los gases accedan al catalizador, pero previene los problemas que provocan la desactivación.

    Prepararon el catalizador mezclando partículas de hidróxido de níquel con ortosilicato de tetraetilo. Después de un procesamiento adicional, activaron el níquel haciéndolo reaccionar con hidrógeno a 600 grados Celsius, formando partículas que contenían aproximadamente un 40 por ciento de níquel en peso. Los investigadores probaron su catalizador con gas de síntesis derivado de un proceso de gasificación, y con un gas de síntesis simulado, ambos contenían azufre. Utilizando técnicas como la microscopía electrónica de transmisión, Difracción de rayos X y análisis gravimétrico térmico, encontraron que el catalizador experimentaba muy poca sinterización o coquización durante la reacción, a diferencia de un catalizador comercial que se probó con las mismas muestras de gas de síntesis. "La sílice porosa protege al aislar cada partícula, para evitar la sinterización, "dice Chen.

    El catalizador de níquel-sílice también resistió las impurezas de azufre durante tres veces más que su rival comercial antes de desactivarse. La mejora de la resistencia al azufre del catalizador de esta manera podría conducir a importantes ahorros de costes en el proceso de limpieza del gas de síntesis. Los investigadores ahora están colaborando con IHI, una empresa de ingeniería japonesa, para ampliar su síntesis del catalizador, y el proceso de metanización.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com