Desarrollo de membranas compuestas de paladio mediante electroless pore-plating para la producción de hidrógeno de alta pureza

Abstract

Las emisiones de dióxido de carbono de carácter antropogénico, generado principalmente por el uso masivo de combustibles fósiles en los sectores industrial, energético y de transporte, son una de las principales causas responsables del deterioro progresivo del medio ambiente generado por el calentamiento global. En este contexto, resultan críticas la promoción del uso de energías renovables y la mejora de la eficiencia energética de multitud de procesos químicos e industriales para lograr reducir los actuales niveles de emisiones de CO2. El uso de hidrógeno como vector energético limpio se presenta como una de las alternativas más prometedoras para facilitar esta transición energética, ya que puede obtenerse mediante diversas tecnologías a partir de materias primas, como gran parte de los residuos orgánicos y el agua. Sin embargo, en la mayoría de los casos este gas no se obtiene con la pureza requerida en ciertas aplicaciones, como por ejemplo las pilas de combustible tipo PEM para generación de energía eléctrica, dado que típicamente se encuentra mezclado con elementos como nitrógeno, vapor de agua u óxidos de carbono, entre otros. Por consiguiente, siempre es necesaria una etapa adicional de purificación aguas abajo del reactor o del equipo de producción general. Esta separación puede llevarse a cabo mediante una etapa independiente a través de diversas tecnologías, principalmente, destilación criogénica, absorción por cambio de presión o mediante el uso de membranas selectivas. Estas últimas permiten su acoplamiento en la propia etapa de reacción, conocida como reactor de membrana, de forma que las etapas de reacción química y separación se llevan a cabo de manera simultánea en una misma unidad. El uso de este tipo de dispositivos puede proporcionar importantes ventajas competitivas en comparación con los esquemas tradicionales de proceso, pudiendo destacar el posible desplazamiento del equilibrio químico en reacciones reversibles para la mejora del rendimiento y conversión, una buena escalabilidad para diferentes niveles de producción, la posibilidad de operar a condiciones de operación más suaves, o la propia intensificación del proceso al requerir un menor número de equipos. Todo ello permitiría reducir tanto los costes de operación, asociados a las menores necesidades energéticas del proceso, como los costes fijos por el menor número de equipos necesarios en comparación con un proceso en dos etapas.