Desarrollo de catalizadores a partir de hidrotalcitas para la producción de H₂ mediante procesos de reformado seco y con vapor

Abstract

The dry reforming of methane and the steam reforming of tars generated in gasification processes share a common goal: converting organic molecules into synthesis gas. This gas has multiple potential applications, such as hydrogen production or use in Fischer-Tropsch processes, among others. Both processes commonly rely on Ni-based catalysts due to their high activity, low cost, and wide availability. However, the use of Ni presents significant challenges, such as sintering at high temperatures and the formation of carbon deposits, which lead to catalyst deactivation. This thesis focuses on the development of Ni-based hydrotalcite catalysts promoted with Fe and/or Cu, specifically designed for dry reforming of methane (DRM) and steam reforming of toluene (SRT). The design of these catalysts aims to enhance their resistance to both coke formation and deactivation during the reforming reactions. Additionally, the research explores the synergistic effect of Ni, Fe, and Cu on catalytic activity in these reforming reactions. Through this approach, the aim is to advance the design of catalysts that are more efficient, stable, and sustainable for the production of synthesis gas and hydrogen.

El proceso de reformado seco de metano y el reformado con vapor de los alquitranes generados en procesos de gasificación, comparten un objetivo común: convertir moléculas orgánicas en gas de síntesis. Este gas tiene múltiples aplicaciones potenciales, como la producción de hidrógeno o su uso en procesos Fischer-Tropsch, entre otros. Tanto el reformado en seco como con vapor, suelen utilizar catalizadores basados en Ni debido a su alta actividad, bajo coste y amplia disponibilidad. Sin embargo, el uso de Ni presenta desafíos significativos, como la sinterización a altas temperaturas y la formación de depósitos de carbono, lo que conduce a la desactivación del catalizador. Esta tesis se centra en el desarrollo de catalizadores basados en hidrotalcitas de Ni, promovidos con Fe y/o Cu, diseñados específicamente para las reacciones de reformado seco de metano (DRM) y reformado con vapor de tolueno (SRT). El diseño de estos catalizadores se lleva a cabo con el objetivo de mejorar su resistencia tanto a la formación de coque como a la desactivación durante las reacciones. Adicionalmente, la investigación explora el efecto sinérgico entre el Ni, Fe y Cu en la actividad catalítica de estas reacciones de reformado. A través de este enfoque, se busca avanzar en el diseño de catalizadores que sean más eficientes, estables y sostenibles para la producción de gas de síntesis e hidrógeno.