Conformado macroscópico de óxidos metálicos para su aplicación en reactores solares de producción de hidrógeno

Abstract

Esta memoria, recoge la labor realizada durante el Proyecto Fin de Carrera titulado ¿Conformado macroscópico de óxidos metálicos para su aplicación en reactores solares de producción de hidrógeno¿ que se engloba dentro de una de las líneas de investigación desarrollada por el Grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la ESCET, sobre alternativas para la producción de hidrógeno renovable. En este proyecto se ha estudiado el proceso de aglomeración de dos óxidos metálicos (Mn2O3 y ferrita NiFe2O4) capaces de producir hidrógeno mediante ciclos termoquímicos de dos y tres etapas, con el objetivo de obtener conformados que puedan disponerse en un reactor solarizado de alta temperatura en forma de lecho fijo como primer diseño conceptual del reactor. Estos aglomerados deben poseer una gran pureza, ser resistentes a las altas temperaturas y presiones que se pueden producir en el lecho y mantener al menos un rendimiento de producción de hidrógeno similar al obtenido con los materiales en polvo. Con el propósito de obtener aglomerados puros de los óxidos, el trabajo se va a centrar en la aplicación de un método de extrusión basado únicamente en la adición de un aglomerante orgánico que pueda eliminarse fácilmente mediante una etapa final a alta temperatura quedando únicamente el óxido metálico con la estructura fijada. Debido al alto coste y escasa disponibilidad de los óxidos metálicos requeridos, se empleó, en un estudio preliminar, sílice amorfa para determinar la influencia de ciertas variables como el contenido en aglomerante orgánico (en este trabajo se ha usado metilcelulosa) y la temperatura final de calcinación de los conformados, en las propiedades mecánicas de los extruidos obtenidas mediante ensayos de resistencia a presión y a impacto. Una vez determinado el intervalo de valores óptimos para dichas variables, se realizó el conformado de los óxidos metálicos, evaluando además su eficacia de producción de hidrógeno una vez conformados. Tras este estudio queda patente la posibilidad de obtener conformados puros constituidos por un óxido metálico sin necesidad de utilizar un aglomerante inorgánico. Así mismo, los conformados de los óxidos presentan eficacias de liberación de oxígeno y producción de hidrógeno similares a las obtenidas con los materiales en polvo.