Reformado de metanol para la producción de hidrógeno sobre catalizadores de Pd/CeO2-ZnO

Abstract

Se presentan estudios sobre catalizadores de paladio soportado en óxidos de cinc y de cerio, aptos para la reacción de reformado de metanol con vapor de agua (SRM). Así, se sintetizaron soportes de ZnO, CeO2, y ZnO-CeO2 (composites) con relaciones atómicas Zn/Ce variable por co-precipitación (de oxalatos y carbonatos) e impregnación a humedad incipiente. El paladio fue incorporado por impregnación a humedad incipiente, hasta un máximo del 2% p/p. Los resultados de evaluación del desempeño catalítico indicaron que 1) Pd/CeO2 resultó activo para la reacción de descomposición de metanol (DM) a bajas temperaturas y moderadamente activo para la reacción de desplazamiento de gas de agua (WGS) a T > 523 K, 2) Pd/ZnO resultó activo y selectivo para SRM 3) los catalizadores de Pd soportado en composites fueron más activos que Pd/ZnO y presentaron selectividades a CO2 entre 60 – 75 %, siendo más estables que Pd/ZnO, lo que sugiere que la ceria le confirió estabilidad al sistema Pd-ZnO. La caracterización superficial se realizó empleando fundamentalmente espectroscopia IR de transmisión, adsorbiendo moléculas sonda (e.g. CO, CO2, CH3OH, CH3OH/H2O) a fin de desacoplar las características superficiales en función metálica (Pd o PdZn) y función soporte de (CeO2 y ZnO). El conjunto de estas observaciones permitieron inteligir un esquema global (bi)funcional para la reacción de SRM, sobre los catalizadores ternarios, con reacciones laterales moduladas por interacciones complejas entre Pd-ZnO y Pd-CeO2 vinculadas tanto por la formación de partículas bimetálicas – que moderan la DM - y por el contenido de CeO2 superficial, que promueve la reacción reversa del gas de síntesis, RWGS.

Were studied catalysts based on palladium supported on zinc oxide and ceria, suitable for steam reforming methanol (SRM) reaction. This were synthetized ZnO, CeO2 and ZnO-CeO2 as supports (composites) in atomic ratio Zn/Ce variable by co-precipitation (from oxalates and carbonates) and impregnation wet incipient. Palladium was added by wetness incipient impregnation to 2 w/w%. The results of catalytic performance was show that 1) Pd/CeO2 was active for methanol decomposition (DM) in the low temperature range, and mildly active for the water gas shift reaction for T> 523K 2) Pd/ZnO was highly active and selective for SRM, finally 3) catalyst of Pd supported on composites were more active and selective than Pd/ZnO and presented selectivity CO2 between 60-75%, more stables than Pd/Zn, suggested than ceria stability to Pd/ZnO system. Characterization superficial was done using IR spectroscopy adsorbing molecules probe (e.g.CO, CO2, CH3OH, CH3OH/H2O) decoupling surface functions: metallic (PdZn Pd) and supports (CeO2 and ZnO). These observations allowed intellectively a global scheme (bi) functional for SRM on ternary catalyst with side reactions modulated by complex interactions between ZnO and Pd-Pd/CeO2linked both by the formation of bimetallic particles with moderate the DM and the content CeO2 surface with promotes the reverse reaction of the syn gas RWGS.