Transformación Catalítica De Bioetanol En Hidrógeno Apto Para Su Aplicación En Celdas De Combustible

La producción de combustibles de alta densidad energética a partir de materias primas renovables es uno de los objetivos más importantes en la investigación de modelos de energía sustentable, debido a la escasez y alta contaminación de los recursos energéticos de origen fósil. El hidrógeno es un compuesto químico de alto valor energético que puede ser usado en celdas de combustible para la generación de energía eléctrica, con alta eficiencia y agua como único subproducto. La obtención de hidrógeno a partir de bioetanol se ha planteado como un posible modelo de energía sustentable, debido a la alta disponibilidad de bioetanol de origen renovable. Este proceso se realiza por medio de varias reacciones en serie: el reformado con vapor de etanol (RVE), la reacción de desplazamiento de gas de agua (DGA) y la oxidación selectiva de CO (CO-PROX), que permiten obtener hidrógeno libre de impurezas. Sin embargo, es deseable integrar estar reacciones mediante el diseño de catalizadores que puedan promoverlas simultáneamente o a través del uso de catalizadores estructurados que se puedan ubicar secuencialmente en el mismo sistema de reacción. Con base en los resultados del proyecto previo “Aplicación de reactores no convencionales para la producción de hidrógeno a partir de bioetanol”, financiado por la Dirección de Investigación de la Universidad de La Sabana, este proyecto pretende continuar con el desarrollo de un sistema catalítico integrado. Este sistema promovería simultáneamente las reacciones RVE, DGA y CO-PROX, empleando catalizadores monolíticos multimetálicos de Rh, Pt, Cu y Fe soportados en óxidos de cerio y sílice, dispuestos en monolitos de cordierita para la valoración energética del bioetanol a través de su transformación en hidrógeno puro. Además, se evaluará el efecto de las impurezas presentes en el bioetanol crudo obtenido por medio de la fermentación de varios azúcares en la estabilidad del sistema catalítico posterior. La realización de este proyecto permitirá proponer un nuevo modelo de producción de hidrógeno ultra-puro a partir de bioetanol producido en la Universidad de La Sabana que permita su aplicación en celdas de combustible para la generación de energía eléctrica.

The production of high energy density fuels from renewable feedstocks is one of the main objectives on sustainable energy research, due to the fossil fuels’ low availability. Hydrogen is a high energy chemical which can be used in fuel cells for electric power generation, with high efficiency and water as the only by-product. Hydrogen production from bioethanol has been established as a new sustainable energy model because of the high renewable bioethanol availability. This process is performed via the following reactions: the steam reforming of ethanol (SRE), the water gas shift reaction (WGSR) and the CO selective oxidation (CO-PROX), which allow to obtain a highly pure hydrogen stream. Nevertheless, it is desirable to integrate these reactions by the design of new catalysts that can simultaneously promote them or through the use of structured catalysts located sequentially into the same reactor. Based on the previous results obtained in the project “Non-conventional reactors for hydrogen production by bioethanol reforming” funded by the Universidad de La Sabana’s Direction of Research, the current project pretend to continue with the development of an integrated catalytic system. This system would simultaneously promote the SRE, WGSR and CO-PROX reaction by the employment of multimetallic catalysts based on Rh, Pt, Cu and Fe supported on cerium and silica oxides and deposited on monolithic structures. Thus, it will contribute to the bioethanol appraised via its transformation in pure hydrogen. In addition, the effect of the impurities in the raw bioethanol will be evaluated in the catalytic system. The bioethanol will be produced by the fermentation of several sugar substrates. This project would let to propose a new model for hydrogen production from the bioethanol produced in the Universidad de La Sabana, which could be employed in fuel cells for green electric power production.

Reformado con vapor de bioetanol (RVE), reacción de desplazamiento gas de agua (DGA), oxidación selectiva de CO (CO-PROX), hidrógeno, catalizadores, monolitos.