Producción de H2 a partir de bioetanol mediante el acoplamiento de reacciones de reformado y procesos de purificación

Abstract

Esta tesis doctoral aborda el desarrollo y evaluación de materiales catalíticos para la producción de hidrógeno mediante el reformado de etanol con vapor (SRE) y su acoplamiento con la captura in situ de CO₂ (SESRE). El trabajo se enmarca en la búsqueda de tecnologías energéticas más sostenibles, donde el hidrógeno se perfila como un vector energético clave para la descarbonización de distintos sectores. En este contexto, el reformado de bioetanol constituye una alternativa prometedora por su origen renovable y su potencial integración con procesos de captura que permiten aumentar la pureza del H₂ y disminuir las emisiones. La investigación se centra en catalizadores soportados sobre CeO₂–SiO₂, modificados con etilenglicol (EG) para mejorar la dispersión metálica y la interacción metal–soporte. Esta modificación favorece la formación de nanopartículas altamente dispersas de CeO₂ y metal (≈2–2,5nm). Los catalizadores basados en Co mostraron conversión completa de etanol, altos rendimientos a hidrógeno y buena estabilidad. Por su parte, el sistema Ni/CeO₂–SiO₂(EG) presentó partículas pequeñas y homogéneas, fuerte interacción metal–soporte y excelente estabilidad durante 50h de reacción, con alta selectividad a H₂ y mínima formación de carbón. Además, se evaluaron catalizadores bimetálicos de Ni-Co, en los que los materiales preparados mediante impregnación sucesiva mostraron una mejor dispersión y estabilidad. Finalmente, el proceso SESRE evidenció una fuerte sinergia catalizador–adsorbente. El sistema Ni(EG):Ca–Zr alcanzó purezas de H₂ de 98–99% y excelente estabilidad cíclica, demostrando el potencial del proceso SESRE para producir hidrógeno de alta pureza con menores emisiones.

Esta tesis doctoral aborda el desarrollo y evaluación de materiales catalíticos para la producción de hidrógeno mediante el reformado de etanol con vapor (SRE) y su acoplamiento con la captura in situ de CO₂ (SESRE). El trabajo se enmarca en la búsqueda de tecnologías energéticas más sostenibles, donde el hidrógeno se perfila como un vector energético clave para la descarbonización de distintos sectores. En este contexto, el reformado de bioetanol constituye una alternativa prometedora por su origen renovable y su potencial integración con procesos de captura que permiten aumentar la pureza del H₂ y disminuir las emisiones. La investigación se centra en catalizadores soportados sobre CeO₂–SiO₂, modificados con etilenglicol (EG) para mejorar la dispersión metálica y la interacción metal–soporte. Esta modificación favorece la formación de nanopartículas altamente dispersas de CeO₂ y metal (≈2–2,5nm). Los catalizadores basados en Co mostraron conversión completa de etanol, altos rendimientos a hidrógeno y buena estabilidad. Por su parte, el sistema Ni/CeO₂–SiO₂(EG) presentó partículas pequeñas y homogéneas, fuerte interacción metal–soporte y excelente estabilidad durante 50h de reacción, con alta selectividad a H₂ y mínima formación de carbón. Además, se evaluaron catalizadores bimetálicos de Ni-Co, en los que los materiales preparados mediante impregnación sucesiva mostraron una mejor dispersión y estabilidad. Finalmente, el proceso SESRE evidenció una fuerte sinergia catalizador–adsorbente. El sistema Ni(EG):Ca–Zr alcanzó purezas de H₂ de 98–99% y excelente estabilidad cíclica, demostrando el potencial del proceso SESRE para producir hidrógeno de alta pureza con menores emisiones.