{"id":113661,"date":"2018-03-11T10:41:14","date_gmt":"2018-03-11T10:41:14","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/development-of-novel-pt-ni-based-y-alumina-catalysts-for-hydrogen-production-by-catalytic-reforming-of-biothanol-bioglycerol\/"},"modified":"2018-03-11T10:41:14","modified_gmt":"2018-03-11T10:41:14","slug":"development-of-novel-pt-ni-based-y-alumina-catalysts-for-hydrogen-production-by-catalytic-reforming-of-biothanol-bioglycerol","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/fuentes-no-convencionales-de-energia\/development-of-novel-pt-ni-based-y-alumina-catalysts-for-hydrogen-production-by-catalytic-reforming-of-biothanol-bioglycerol\/","title":{"rendered":"Development of novel pt\/ni-based y-alumina catalysts for hydrogen production by catalytic reforming of biothanol\/bioglycerol"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Mohamed El Doukkali &#8212; <\/strong><\/h2>\n<p>En el actual escenario de principios del siglo xxi la preservaci\u00f3n del medio ambiente exige alcanzar un desarrollo sostenible. La clara relaci\u00f3n existente entre la utilizaci\u00f3n intensiva de energ\u00eda f\u00f3sil (producci\u00f3n, almacenamiento, transporte, distribuci\u00f3n y consumo) y la contaminaci\u00f3n atmosf\u00e9rica, motiva la necesidad de encontrar fuentes y vectores energ\u00e9ticos limpios y renovables que posibiliten el cumplimiento de las pol\u00edticas medioambientales contra el calentamiento global, reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero y otras t\u00f3xicas a la atm\u00f3sfera. En la actualidad existen, entre otras, dos alternativas tecnol\u00f3gicas muy atractivas: el h2 como vector energ\u00e9tico y las pilas de combustible como sistema muy eficiente para su conversi\u00f3n en energ\u00eda el\u00e9ctrica. No obstante, resulta necesario desarrollar y adaptar la producci\u00f3n de h2 para que se obtenga exclusivamente a partir de fuentes limpias y renovables. La producci\u00f3n catal\u00edtica de h2 a partir de derivados de la biomasa tales como el bioetanol y\/o el bioglicerol es una alternativa muy prometedora, ya que encaja perfectamente dentro de las pol\u00edticas medioambientales que pretenden avanzar hacia un desarrollo sostenible que sea, adem\u00e1s, econ\u00f3micamente viable. El bioetanol se obtiene f\u00e1cilmente como principal producto de la fermentaci\u00f3n de az\u00facares. Mientras que el bioglicerol se genera en importantes cantidades como subproducto de la producci\u00f3n del biodiesel mediante la transesterificaci\u00f3n de grasas animales o vegetales a \u00e9steres, usualmente met\u00edlicos de los correspondientes \u00e1cidos grasos. Tanto el bioetanol como el bioglicerol son por lo tanto fuentes renovables y limpias para la producci\u00f3n de h2, mediante su valorizaci\u00f3n v\u00eda conversi\u00f3n a un producto de alto valor a\u00f1adido.El prop\u00f3sito de la presente tesis es desarrollar nuevos catalizadores para la conversi\u00f3n de bioalcoholes en gas de s\u00edntesis e hidr\u00f3geno. Como fases activas se pretende estudiar las formadas por ni, pt o ni-pt y como soporte \u00c2\u00bf-al2o3 pura o modificada. Este objetivo general se concreta en otros espec\u00edficos: el estudio del efecto de la modificaci\u00f3n con \u00f3xidos de la o ce del soporte de \u00c2\u00bf-al\u00famina en la producci\u00f3n de h2 mediante el reformado con vapor (sr) de etanol\/glicerol. El desarrollo de catalizadores de pt o\/y ni soportados en \u00c2\u00bf-al2o3 capaces de catalizar eficazmente las reacciones del reformado en fase acuosa (apr) de glicerol. En ambos casos se desea comprender mejor la funcionalidad de \u00e9stos sistemas catal\u00edticos analizando y discutiendo los resultados de su caracterizaci\u00f3n fisicoqu\u00edmica detallada con la actividad catal\u00edtica experimentalmente observada.Esta tesis est\u00e1 escrita como una serie de ocho cap\u00edtulos. Los resultados experimentales obtenidos se recogen en los cap\u00edtulos 3 a 7 y cada uno de ellos corresponde a un art\u00edculo cient\u00edfico publicado o presentado en revistas cient\u00edficas internacionales. Cada uno de estos cinco cap\u00edtulos centrales contiene supropia introducci\u00f3n, materiales y m\u00e9todos usados, resultados obtenidos y sus discusiones, as\u00ed como su conclusi\u00f3n propia y un resumen grafico.El primer cap\u00edtulo consiste en una introducci\u00f3n sobre la evoluci\u00f3n del consumo energ\u00e9tico mundial, las tendencias actuales en materia de sostenibilidad, los problemas medio ambientales derivados del uso corriente de la energ\u00eda f\u00f3sil y los nuevos conceptos de la econom\u00eda de h2. Tambi\u00e9n, se hace un breve repaso sobre la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno a partir de etanol y glicerol, presentando los resultados m\u00e1s destacados en la bibliograf\u00eda, obtenidos mediante los procesos de reformado con vapor (sr) y reformado en fase acuosa (apr). Finalmente, se ha pasado revista a los mecanismos y sistemas catal\u00edticos reportados en la literatura para estos procesos de reformado.En el segundo cap\u00edtulo se dedica a presentar el enfoque; objetivo principal y alcance de la tesis. Los objetivos espec\u00edficos tambi\u00e9n se describen junto con la metodolog\u00eda dise\u00f1ada para llevar a cabo la presente investigaci\u00f3n.En el tercer cap\u00edtulo, se recoge el trabajo de investigaci\u00f3n realizado para generar h2 v\u00eda sr de mezclas de etanol\/glicerol\/agua (1\/1\/91 molar) usando catalizadores mono met\u00e1licos de pt y ni soportados en \u00c2\u00bf-al2o3 modificada con la2o3 o ceo2. Los ensayos catal\u00edticos se llevaron a cabo en una planta piloto microactivity (pid eng. &#038; Tech.) Bajo el siguiente perfil de temperatura\/presi\u00f3n: 500 \u00c2\u00bac\u00c2\u00bf450 \u00c2\u00bac\u00c2\u00bf400 \u00c2\u00bac \/4 bar. Los resultados experimentales se comparan con los obtenidos a trav\u00e9s de una simulaci\u00f3n \u00c2\u00ab aspen plus\u00c2\u00ae technology\u00c2\u00bb en condiciones de equilibrio termodin\u00e1mico. La actividad catal\u00edtica mostr\u00f3 que el glicerol y los productos intermedios l\u00edquidos obstaculizan el acceso del etanol a los centros activos, especialmente a temperaturas inferiores a 500 \u00c2\u00b0c. De hecho, la conversi\u00f3n de etanol fue menor que la de glicerol a bajas temperaturas. La quimisorci\u00f3n de h2 indic\u00f3 que la adici\u00f3n de la2o3 al sistema ni\/\u00c2\u00bf-al2o3 mejor\u00f3 la dispersi\u00f3n de ni, proporcionando mayor capacidad al catalizador nial6la en la generaci\u00f3n de h2. En el caso de los catalizadores de pt, la buena reducibilidad y el efecto \u00c2\u00bfspillover\u00c2\u00bf de h2 proporcionaron al catalizador ptal10ce buena actividad catal\u00edtica. La comparaci\u00f3n de la actividad catal\u00edtica de los catalizadores de ni y pt revel\u00f3 que \u00e9stos \u00faltimos producen rendimientos de h2 m\u00e1s bajos que sus hom\u00f3logos de ni. Esta observaci\u00f3n parece estar relacionada con el menor n\u00famero de centros activos en los catalizadores de pt (2,6% en peso de pt), en comparaci\u00f3n con los catalizadores de ni (aproximadamente de 12,8% en peso de ni).En el cuarto cap\u00edtulo, se presenta el estudio de la actividad catal\u00edtica de catalizadores de pt y ptni soportados en \u00c2\u00bf-al2o3 modificada con \u00f3xidos de la o ce v\u00eda sr de etanol\/glicerol bajo el seguiente perfil (tp5445) de temperatura\/presi\u00f3n 500 \u00c2\u00bac\u00c2\u00bf450 \u00c2\u00bac\u00c2\u00bf400 \u00c2\u00bac\u00c2\u00bf500 \u00c2\u00bac\/4 bar. En general, todos los catalizadores fueron capaces de convertir completamente el glicerol a las temperaturas ensayadas. Sin embargo, la conversi\u00f3n de etanol depende en gran medida de la temperatura y el tipo de catalizador usado en reacci\u00f3n. La conversi\u00f3n a productos gaseosos (h2, co2, alcanos) a 500 \u00c2\u00bac y 450 \u00c2\u00bac fue del 100% utilizando los catalizadores m\u00e1s activos (ptnial6la y ptnial10ce). Estos catalizadores dieron rendimientos de h2 muy cercanos a los obtenidos por simulaci\u00f3n para condiciones de equilibrio termodin\u00e1mico. Sin embargo, operando a 400 \u00c2\u00b0c, estos sistemas catal\u00edticos, as\u00ed como el ptnial mostraron una disminuci\u00f3n significativa en la conversi\u00f3n de etanol y en el rendimiento a h2, hasta valores alejados de los correspondientes al equilibrio termodin\u00e1mico. Esta desviaci\u00f3n se debi\u00f3 a la formaci\u00f3n de productos intermedios l\u00edquidos (acetaldeh\u00eddo, acrole\u00edna,\u00c2\u00bfetc.) Que no llegan a reaccionar y reformarse, as\u00ed como a la formaci\u00f3n de otros productos gaseosos (alcanos ligeros y etileno). A 400 \u00c2\u00b0c, el catalizador ptnial10cefue el que consigui\u00f3 una mayor conversi\u00f3n a productos gaseosos y, como consecuencia, tambi\u00e9n un mayor rendimiento a h2, seguido por el ptnial6la y el ptnial. Este tendencia se relacion\u00f3 directamente con el ratio at\u00f3mico superficial (ni\/al) medido mediante xps (en estado reducido). Con el fin de estudiar su estabilidad y las posibles causas de disminuci\u00f3n de la actividad, los catalizadores de pt y ptni recuperados despu\u00e9s de los ensayos catal\u00edticos (tp500 y tp544, respectivamente) se caracterizaron mediante las t\u00e9cnicas de tga, raman, xps y tem. En la superficie de los catalizadores de ptni se observ\u00f3 la deposici\u00f3n de nanotubos de carbono (filamentosos). A pesar de estos dep\u00f3sitos los centros activos se mantienen accesibles para los reactivos, ya que los resultados de tem y tg\/dtg mostraron que la densidad de estos elementos carbonosos fue menor en el catalizador ptnial10ce, debido a la alta capacidad de la ceo2 para gasificar coque. Los catalizadores de pt mostraron menor actividad que los de ptni posiblemente debido a la formaci\u00f3n de nanotubos de carbono encapsulando algunos centros activos.El quinto cap\u00edtulo, se centra en el desarrollo de dos series de catalizadores de pt o\/y ni soportados en \u00c2\u00bf-al2o3 y en la investigaci\u00f3n de su actividad catal\u00edtica en apr de glicerol\/agua (10% en peso) bajo temperatura\/presi\u00f3n de 230 \u00c2\u00bac\/30 bar y 250 \u00c2\u00bac\/50 bar. Los catalizadores fueron preparados mediante dos m\u00e9todos diferentes: sol-gel en medio b\u00e1sico (sgb) e impregnaci\u00f3n por humedad incipiente (iwi).Todos los catalizadores se caracterizaron por: icp, bet, tpr-h2, xrd y xps in situ con el fin de examinar sus propiedades f\u00edsico-qu\u00edmicas y texturales. El efecto del m\u00e9todo de preparaci\u00f3n, naturaleza de la fase activa y posible efecto cooperativo entre pt y ni fueron el foco principal de esta investigaci\u00f3n. Los resultados obtenidos muestran que los catalizadores preparados por sgb presentan mejores propiedades catal\u00edticas. Los an\u00e1lisis de tpr-h2, xps y xrd demostraron que el catalizador ptnial(sgb) presenta fases activas de pt y ni altamente dispersas y con buena resistencia a la sinterizaci\u00f3n, lo que le concedi\u00f3 un mejor comportamiento catal\u00edtico en el reformado de glicerol, especialmente, a temperatura y presi\u00f3n moderadas. Como resultado, el sistema ptni preparado por sgb gener\u00f3 flujos de gas (3-8 veces) mayores que el preparado por iwi. Este buen comportamiento puede explicarse por la mejora en las propiedades fisicoqu\u00edmicas lograda por el m\u00e9todo sgb y un efecto cooperativo entre los centros activos de pt y de ni.En el sexto cap\u00edtulo, se presenta el trabajo realizado para el reformado catal\u00edtico de una mezcla glicerol\/agua (10% en peso) mediante apr usando catalizadores de ptfe, ptco, ptni, ni y pt soportados en \u00c2\u00bf-al2o3. Los catalizadores se prepararon por el m\u00e9todo sol-gel en medio \u00e1cido (sga) y se caracterizaron por diversas t\u00e9cnicas. Con el fin de entender mejor las interesantes propiedades mostradas, as\u00ed como su influencia en la actividad catal\u00edtica, los sistemas de pt-ni tambi\u00e9n fueron examinados in situ por xrd y xps, y tem\/edx. Las propiedades fisicoqu\u00edmicas m\u00e1s destacadas se discuten ampliamente en este trabajo. As\u00ed mismo, el efecto de los metales de transici\u00f3n incorporados y el posible efecto cooperativo entre el pt y el ni en la actividad catal\u00edtica tambi\u00e9n fueron objeto de estudio en esta investigaci\u00f3n. Los an\u00e1lisis in situ confirmaron una alta dispersi\u00f3n de pt y ni y el efecto sin\u00e9rgico entre ambos elementos. El mejor comportamiento catal\u00edtico se obtuvo utilizando ptnial(sga), especialmente, a temperatura y presi\u00f3n moderadas. El catalizador monomet\u00e1lico de pt mostr\u00f3 menores conversiones, sin embargo, su actividad catal\u00edtica fue relativamente estable, mientras que los catalizadores que contienen ni, especialmente los de ptni, aunque mostraron altas conversiones, se observ\u00f3 una desactivaci\u00f3n inicial hasta alcanzar su estado de estacionario en su actividad en las \u00faltimas horas de reacci\u00f3n. Esta tendencia se debi\u00f3 a una posible modificaci\u00f3n de los centros activos, as\u00ed como a los cambios en la actividad durante la reacci\u00f3n de apr. Esta tendencia ha sido investigada y se discute detalladamente en el siguiente cap\u00edtulo.En el s\u00e9ptimo cap\u00edtulo, se presenta el estudio de las posibles causas de desactivaci\u00f3n de los catalizadores de pt o\/y ni soportados en \u00c2\u00bf-al2o3, y preparados siguiendo tres procedimientos diferentes: impregnaci\u00f3n por humedad incipiente (iwi), sol gel en medio \u00e1cido (sga) y sol-gel en medio b\u00e1sico (sgb), tras su utilizaci\u00f3n en apr de una mezcla de glicerol\/agua (10% en peso). A pesar de su alta actividad catal\u00edtica en t\u00e9rminos de conversiones y rendimiento a h2, los catalizadores que contienen ni mostraron una disminuci\u00f3n continua en actividad y productividad de h2 hasta alcanzar una estabilidad relativa en las \u00faltimas horas de reacci\u00f3n. Ello indica que estos catalizadores sufrieron un proceso de desactivaci\u00f3n. Para comprender mejor este proceso, todos los catalizadores usados fueron analizados por icp, xrd, xps y tg\/dtg-o2. Algunos catalizadores fueron tambi\u00e9n examinados por bet, tpd-nh3, tpr-h2 y tem. Los resultados indicaron que gran parte de \u00c2\u00bf-al2o3 en los catalizadores (sga y sgb) se transform\u00f3 en \u00c2\u00bf-alooh, lo que afecto su estabilidad hidrot\u00e9rmica y sus propiedades texturales tales como el \u00e1rea superficial\/porosidad, acidez y dispersi\u00f3n. Los catalizadores de ni preparados por iwi se vieron m\u00e1s afectados por la aglomeraci\u00f3n de las fases activas (formaci\u00f3n de grandes part\u00edculas de pt, ni) que sus hom\u00f3logos preparados por sga y sgb, mientras, que \u00e9stos \u00faltimos fueron m\u00e1s afectados por la oxidaci\u00f3n de ni. En algunos catalizadores, se observ\u00f3 la adsorci\u00f3n de especies carbonosas. Todas estas observaciones confirman claramente que los centros activos de los catalizadores de pt o\/y ni soportados en \u00c2\u00bf-al2o3, sufrieron cambios cuantitativos y cualitativos durante la reacci\u00f3n de apr de glicerol, lo que les afect\u00f3 negativamente en t\u00e9rminos de actividad y estabilidad catal\u00edtica. Estas parecen ser las principales causas que explican la desactivaci\u00f3n de estos catalizadores.Finalmente, adem\u00e1s de las conclusiones espec\u00edficas presentadas al final de cada cap\u00edtulo experimental, la presente tesis termina con un octavo cap\u00edtulo en el que se resumen las principales conclusiones derivadas de esta investigaci\u00f3n y algunas perspectivas futuras.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Development of novel pt\/ni-based y-alumina catalysts for hydrogen production by catalytic reforming of biothanol\/bioglycerol<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Development of novel pt\/ni-based y-alumina catalysts for hydrogen production by catalytic reforming of biothanol\/bioglycerol <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Mohamed El Doukkali &#8212; <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Pa\u00eds vasco\/euskal herriko unibertsitatea<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 20\/12\/2012<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Pedro Luis Arias Ergueta<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: Juan  andres Legarreta fernandez <\/li>\n<li>tarik Chafik &#8212; (vocal)<\/li>\n<li>pedro j. Maireles torres (vocal)<\/li>\n<li>franck Dumeignil &#8212; (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Mohamed El Doukkali &#8212; En el actual escenario de principios del siglo xxi la preservaci\u00f3n del medio [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[2205,12909,5155],"tags":[224264,11011,225619,59526,148843,225620],"class_list":["post-113661","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-fuentes-no-convencionales-de-energia","category-pais-vasco-euskal-herriko-unibertsitatea","category-tecnologia-de-catalisis","tag-franck-dumeignil","tag-juan-andres-legarreta-fernandez","tag-mohamed-el-doukkali","tag-pedro-j-maireles-torres","tag-pedro-luis-arias-ergueta","tag-tarik-chafik"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/113661","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=113661"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/113661\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=113661"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=113661"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=113661"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}