Catalizadores estructurados para la reacción de Sabatier

Abstract

En el proceso, denominado Power-to-Gas, se transforma la energía eléctrica producida por fuentes de energía renovables que es difícilmente almacenable, en energía química almacenable, dando así una alternativa a la energía desperdiciada en las denominadas horas valle de consumo. En este proceso está involucrada la reacción de metanación, también denominada reacción de Sabatier. Esta requiere superar diversas limitaciones como su limitación cinética, que requiere el uso de un catalizador apropiado, y su carácter fuertemente exotérmico, que exige un diseño del reactor adecuado. Se han estudiado diversas alternativas para la obtención de catalizadores en polvo activos para esta reacción. Se han analizado diversos métodos de preparación, modificaciones del soporte y de la fase activa. El catalizador seleccionado para su posterior estructuración es el 15 % Ni/La-Al2O3 preparado por el método todo-en-uno. Este método no solo permite la obtención catalizadores en polvo, sino que posibilita el recubrimiento de sustratos estructurados. Una vez preparado los catalizadores estructurados, se ha realizado el test de actividad y se ha comprobado además el comportamiento térmico en la reacción. Para ello, se han considerado diversas variables como la carga de catalizador y el tipo de sustrato metálico. En este último caso se ha comprobado la influencia de su naturaleza, su geometría y su dimensión característica. Cuando de emplean monolitos no se observan diferencias en la actividad del catalizador si el sustrato es de FeCrAl o Al. No obstante, en las espumas, en las que las conversiones alcanzadas son superiores, se ven diferencias debidas a problemas térmicos generados por la menor conductividad que posee el FeCrAl, que da lugar a que se desplacen las curvas de conversión a menores temperaturas. Las espumas han dado mejores resultados que pueden atribuirse a la generación de flujos turbulentos que promueven una mejor transferencia de masa que los monolitos. Sin embargo, estas no consiguen alcanzar la actividad de los catalizadores en polvo, lo que podría revelar posibles limitaciones difusionales y/o artefactos en la determinación de la temperatura media.