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Avaliação de catalisadores suportados em nanotubos de carbono e modelagem cinética do processo para a reação de Water-Gas-Shift (WGS)

Processo: 17/11940-5
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2017
Vigência (Término): 31 de março de 2020
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
Pesquisador responsável:Reinaldo Giudici
Beneficiário:Fábio Machado Cavalcanti
Instituição-sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Bolsa(s) vinculada(s):19/09766-2 - Modelagem de reatores em multiescala utilizando uma abordagem microcinética para a reação de Water-Gas Shift (WGS) com catalisadores suportados em nanotubos de carbono, BE.EP.DR
Assunto(s):Reações químicas   Cinética   Catalisadores suportados   Nanotubos de carbono

Resumo

A reação Water-Gas Shift (WGS) é uma das rotas mais importantes para a produção de hidrogênio e no controle das razões H2/CO nas reações de reforma do metano. Ela vem recebendo grande importância devido ao uso do H2 nas principais indústrias químicas (fertilizantes, refino do petróleo, etc.) e nas células a combustível. Além disso, o controle na razão H2/CO se faz relevante, por exemplo, na produção de hidrocarbonetos líquidos através da síntese de Fischer-Tropsch, valorizando assim o uso do gás natural em detrimento ao do petróleo. Para a otimização da reação WGS, reversível e exotérmica, utilizam-se estágios consecutivos em alta (HTS) e baixa temperatura (LTS), nos quais catalisadores de Fe2O3-Cr2O3 e Cu-ZnO-Al2¬O3 são geralmente empregados, respectivamente. Entretanto, para aplicações nas células a combustíveis portáteis, estão sendo utilizados catalisadores à base de metais nobres, em nanoescala, suportados em óxidos por apresentarem características mais resistentes e adequadas a este tipo de emprego. Nesse contexto, o emprego de nanotubos de carbono como suporte de catalisadores tem se mostrado vantajoso devido a sua alta área superficial e a baixa disponibilidade de alguns óxidos para esta finalidade. Ainda mais, a determinação do modelo cinético e o entendimento dos mecanismos de reação se mostram fundamentais para o projeto de reatores e o desenvolvimento de novos catalisadores para a reação WGS. Os modelos cinéticos mais utilizados para descrever o processo são os de Langmuir-Hinshelwood e os de leis de potência, enquanto que os dois mecanismos mais constatados no meio científico são o redox e o associativo. Neste projeto de pesquisa, tem-se o intuito de avaliar novos catalisadores suportados em nanotubos de carbono e de propor um modelo cinético que melhor descreva a reação WGS a fim de encontrar soluções inovadoras para a melhoria do processo. (AU)

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
CAVALCANTI, FABIO MACHADO; SCHMAL, MARTIN; GIUDICI, REINALDO; BRITO ALVES, RITA MARIA. A catalyst selection method for hydrogen production through Water-Gas Shift Reaction using artificial neural networks. Journal of Environmental Management, v. 237, p. 585-594, MAY 1 2019. Citações Web of Science: 0.

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