RESUMO
El uso del hidrógeno para la generación de energía ha renovado el interés por la reacción WGS. Los catalizadores usados para acelerar esta reacción requieren condiciones especiales de reducción, lo que dificulta su aplicación en celdas combustibles para la producción de energía. En este trabajo se sintetizaron catalizadores de níquel soportado en óxido de cinc o aluminio usando un diseño factorial 3² en el caso de los materiales con cinc. Los resultados obtenidos se emplearon en la síntesis de sólidos trimetálicos de níquel, cinc y aluminio en las condiciones más propicias para garantizar mejor actividad y selectividad. Los sólidos fueron caracterizados por EDX, DRX, TPR y evaluados en la reacción WGS a 260 °C. Se observó la incorporación de los cationes Zn²+ yAl³+ en la red del NiO, lo que disminuye su reducibilidad con hidrógeno. Los materiales que contenían cinc fueron 100% selectivos para la reacción WGS. En la evaluación de los catalizadores con níquel y aluminio hubo formación de metano; sin embargo, este compuesto no fue observado durante la evaluación catalítica de los sólidos trimetálicos. Los catalizadores más activos fueron aquellos calcinados en temperaturas más bajas y con las menores cantidades de cinc.
The use of hydrogen for power generation has again awaken the interest in the WGS reaction. The catalysts used to accelerate this reaction need special conditions of reduction. This limits their application in fuel cells for energy production. In this work, nickel catalysts-supported in zinc oxide or aluminum oxide were synthesized by using a 3² factorial design with materials containing zinc. The results were used for the synthesis of trimetallic solid containing nickel, zinc and aluminum, in the most favorable conditions to ensure high activity and selectivity. The solids were characterized by EDX, XRD, TPR and evaluated in the WGS reaction at 260 °C. The incorporation of Zn2+ and Al3+ cations was observed in the lattice of NiO. This phenomenon affects the reducibility of these materials with hydrogen. The materials containing zinc were of 100 per cent selectivity for the reaction under study. In the case of nickel and aluminum catalysts, methane formation was observed, but this species was not detected in the trimetallic catalysts. The catalytic activity of trimetallic materials is consistent with the trends in bimetallic nickel-zinc or nickel-aluminum materials. The most active catalysts were those calcined at the lowest temperatures with the smallest amounts of zinc.
O uso do hidrogênio para a geração de energia tem renovado o interesse pela reação WGS. Os catalisadores usados para acelerar esta reação requerem condições especiais de redução. Isso dificulta a sua aplicação em células combustíveis para a geração de energia. Neste trabalho se sintetizaram catalisadores baseados em níquel suportado em oxido de zinco ou alumínio, usando um desenho fatorial 3² no caso dos materiais contendo zinco. Os resultados obtidos foram usados para a síntese de sólidos tri-metálicos contendo níquel, zinco e alumínio nas condições ótimas para aumentar a atividade e seletividade dos materiais. Os sólidos foram caracterizados pelas técnicas EDX, DRX, TPR e avaliados na reação WGS a 260 °C. Observou-se a incorporação dos cátions Zn2+ eAl3+ na rede do NiO, o que diminui a redução dos sólidos com hidrogênio. Os sólidos contendo zinco foram 100% seletivos para a reação em estudo. Na avaliação dos catalisadores contendo níquel e alumínio ocorreu a formação de metano, no entanto esta espécie não foi observada na avaliação catalítica dos sólidos tri-metálicos. Os catalisadores mais ativos foram os calcinados nas temperaturas mais baixas e com menores quantidades de zinco.