Compósitos de UHTCs para obtenção de hidrogênio a partir do ciclo redox do óxido de cério acoplado à oxidação parcial do metano

• Processo: 18/09077-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2019
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2019
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Daniel Zanetti de Florio
• Beneficiário: Lucas Zocchio
• Instituição Sede: Centro de Engenharia, Modelagem e Ciências Sociais Aplicadas (CECS). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Empresa: Secretaria de Desenvolvimento Econômico (São Paulo - Estado). Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN)
• Vinculado ao auxílio: 17/11937-4 - Rota sustentável para a conversão de metano com tecnologias eletroquímicas avançadas, AP.PCPE
• Assunto(s): Materiais não metálicos Acoplamento oxidativo Estabilidade estrutural Oxidação Metano Cerâmicas Termogravimetria Análise espectral
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Céria | Methane | Uhtc | Cerâmicas

Resumo

A reforma a vapor com water-gas shifting é, atualmente, o método mais utilizado paraa obtenção de gás hidrogênio e gás de síntese (syngas) a partir do metano, sendo que, em 2005, estimava-se que fosse responsável por certa de metade de todo o gás hidrogênio produzido no mundo. Entretanto é um método intensivo no uso de energia e mais caro que aprodução de gasolina. Uma metodologia alternativa promissora é o acoplamento do ciclo redox do óxido de cério com a oxidação parcial do metano, método este que exige menor controle sobre a atmosfera no processo e permite o uso de energia solar como fonte de calor. Entretanto, com a repetição do ciclo a temperaturas da ordem de 1000 ºC, o óxido de cériosofre aumento do tamanho médio de grão e perde eficiência catalítica. A proposta deste trabalho é utilizar cerâmicas de ultra-altas temperaturas (UHTC, Ultra High Temperature Ceramics) para conferir a estabilidade estrutural e morfológica necessária ao óxido de cério. Para o estudo serão usados pós-comerciais e preparados em laboratório de óxido de cériodopado com gadolínio ou samário com diferentes adições de ZrB2, HfB2 e TiB2, os boretos mais estáveis entre as UHTCs. Serão conduzidas análises por termogravimetria, paradeterminação do oxigênio liberado, e cromatografia seguida de espectrometria de massa para quantificação dos gases produzidos. A etapa de análise procurará avaliar a seletividade dareação para a produção de H2 e CO, a conversão do CH4 e do oxidante e avaliar a eficiênciade cada material produzido para que sejam comparados entre si e com os resultados retiradosda literatura.