dc.contributor.author | Lara, Thais Paula Nogueira | |
dc.date.accessioned | 2023-12-18T13:01:42Z | |
dc.date.available | 2023-12-18T13:01:42Z | |
dc.date.issued | 2021-12-20 | |
dc.identifier.citation | LARA, Thais Paula Nogueira. Catalisadores NiFe/MgAl2O4 em reações de reforma a vapor: propriedades estruturais e catalíticas em função da composição Ni:Fe e temperatura de reação. 2021. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19032. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/19032 | |
dc.description.abstract | This thesis evaluated the application of Ni-, Fe- and Ni-Fe/MgAl2O4 catalysts in Ethanol Steam Reforming (ESR), Ethanol Steam Reforming with hydrogen gas (ESRH), Methane Dry Reforming (RSM), Methane Steam Reforming (RVM) and Methane Bi-Reforming (BRM) reactions evaluating the influence of reaction medium composition and Ni:Fe ratio on the catalytic behavior. Two series of NiFe/MgAl2O4 catalysts were prepared, the first keeping the Ni content at 8 wt.% and varying the Fe content, and the second keeping the total metallic content fixed at 15 wt.%. The properties of the catalysts were investigated by X-ray diffraction, N2 physisorption and temperature-programmed reduction. The characterizations showed the formation of high purity support with high surface area. Although the iron catalyst had low activity in methane reforms, the Ni and NiFe catalysts were active in these reactions. The addition of iron increased the conversion of methane on RVM, indicating the iron-promoter character on this reaction. Ethanol catalytic tests were carried out under ESR conditions (H2O/C2H6O ratio equal to 3) and in ESRH (ESR strongly reduced by the addition of H2) between 250 and 650 °C. In situ XRD and in situ XANES analyzes were performed during the reduction in H2 and in the ESR and ESRH reactions to evaluate the catalyst dynamics under these conditions. The addition of iron reduced methane production and carbon deposition, increasing stability in ESR. The bimetallic catalysts formed the NiFe2O4 phase which, when reduced, formed the NiFe alloy. When the catalysts were placed in contact with the ESR reagents, partial oxidation of nickel and iron particles occurred at low temperatures, reducing the catalytic activity. As the temperature increased, nickel particles reduced and activity increased. Iron particles were more susceptible to oxidation, migrating to the surface in the form of oxides and partially segregating from the alloy. This small oxidation favored the catalytic stability by reducing the carbon production compared to the catalyst that contained only nickel. The intensity of this process depends on the composition of the reactants and catalysts. In ESRH, the oxidation process of the particles was milder, stabilizing the catalyst structure and increasing the activity at low temperatures. In this way, it was possible to evaluate that the composition of the reaction medium and the metallic charge influenced the catalytic performance. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/br/ | * |
dc.subject | Catalisador bimetálico | por |
dc.subject | Produção de H2 | por |
dc.subject | Gás de síntese | por |
dc.subject | Liga metálica | por |
dc.subject | Bimetallic catalyst | eng |
dc.subject | H2 production | eng |
dc.subject | Syngas | eng |
dc.subject | Alloy | eng |
dc.title | Catalisadores NiFe/MgAl2O4 em reações de reforma a vapor: propriedades estruturais e catalíticas em função da composição Ni:Fe e temperatura de reação | por |
dc.title.alternative | NiFe/MgAl2O4 Catalysts in steam reforming reactions: structural and catalytic properties as a function of Ni:Fe composition and reaction temperature | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Bueno, José Maria Corrêa | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0157452280626031 | por |
dc.description.resumo | Esta tese avaliou a aplicação de catalisadores Ni-, Fe- e Ni-Fe/MgAl2O4 nas reações de Reforma à Vapor do Etanol (ESR), Reforma a Vapor do Etanol com Gás Hidrogênio (ESRH), Reforma Seca do Metano (RSM), Reforma a Vapor do Metano (RVM) e Bireforma do Metano (BRM) avaliando a influência da composição do meio reacional e da proporção Ni:Fe no comportamento catalítico. Foram preparadas duas séries de catalisadores NiFe/MgAl2O4, a primeira com a carga de Ni mantida em 8 wt.% e variando-se a carga de Fe, e a segunda mantendo-se a carga metálica total fixada em 15 wt.%. As propriedades dos catalisadores foram investigadas por difração de Raios X, fisissorção de N2 e redução programada à temperatura. As caracterizações mostraram a formação de suporte de alta pureza e elevada área superficial. Embora o catalisador de ferro tenha apresentado baixa atividade nas reformas do metano, os catalisadores de Ni e NiFe se mostraram ativos nestas reações. A adição de ferro aumentou a conversão de metano na RVM, indicando o caráter promotor do ferro nessa reação. Os testes catalíticos de etanol foram realizados nas condições de ESR (relação H2O/C2H6O igual a 3) e em ESRH (ESR fortemente redutor pela adição de H2) entre 250 e 650 °C. As análises de DRX in situ e XANES in situ foram realizadas durante a redução em H2 e nas reações ESR e ESRH para avaliar a dinâmica dos catalisadores nestas condições. A adição de ferro reduziu a produção de metano e a deposição de carbono, aumentado a estabilidade em ESR. Nos catalisadores bimetálicos ocorreu a formação da fase NiFe2O4 que ao ser reduzida formou a liga NiFe. Quando os catalisadores foram colocados em contato com os reagentes de ESR ocorreu a oxidação parcial das partículas de níquel e de ferro em baixas temperaturas, reduzindo a atividade catalítica. Com o aumento de temperatura as partículas de níquel se reduziam e a atividade aumentava. As partículas de ferro foram mais suscetíveis a oxidação, migrando para a superfície na forma de óxidos e segregando parcialmente da liga. Essa pequena oxidação favoreceu a estabilidade catalítica ao reduzir a produção de carbono em relação ao catalisador que continha apenas níquel. A intensidade desse processo dependeu da composição dos reagentes e dos catalisadores. Em ESRH o processo de oxidação das partículas foi mais brando, estabilizando a estrutura do catalisador e aumentando a atividade em baixas temperaturas. Desta forma foi possível avaliar que a composição do meio reacional e a carga metálica influenciaram no desempenho catalítico. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQ | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA | por |
dc.description.sponsorshipId | 88882.332805/2019-01 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/9889214612048325 | por |