Estudio de la deposición no electroquímica de paladio para la obtención de membranas altamente permeoselectivas al hidrógeno
Fecha
2008
Autores
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad Rey Juan Carlos
Enlace externo
Resumen
En la actualidad, aproximadamente el 80% de la demanda energética mundial proviene de
los combustibles fósiles, generando problemas medioambientales, de dependencia y de
abastecimiento. Por esto, en las últimas décadas, el hidrógeno está ganando en importancia tanto
en industria como en aplicaciones para el sector energético, lo que repercutirá en un aumento de
las necesidades de producción que cambiará la situación actual. Para que esto sea una realidad es
necesaria la optimización tanto de los procesos de producción de hidrógeno como los de
purificación.
En este sentido, la tecnología de membranas y en concreto las de paladio esta cobrando
importancia debido a que son muy selectivas hacia el hidrógeno. Su aplicación a escala industrial
requiere resolver problemas como su estabilidad mecánica, su estabilidad térmica (fragilización por hidrógeno), el envenenamiento por monóxido de carbono y azufre, y la difusión intermetálica
entre otros. Para ello, se preparan membranas soportadas, y con incorporación de metales en la
capa de paladio para solventar estos inconvenientes.
Los métodos de síntesis de estas membranas son muy diversos. En concreto, en este
proyecto de investigación se ha estudiado la técnica de la deposición no electroquímica, ya que
dadas sus características ha sido uno de los métodos más utilizados desde hace tiempo y hasta la
actualidad para la obtención de membranas densas de paladio. Esta técnica consta
fundamentalmente de dos etapas: la activación de los soportes y la deposición posterior de paladio
sobre los mismos.
En el proceso de activación se han estudiado dos métodos similares, el método
convencional de sensibilización ¿ activación con estaño y un método más novedoso desarrollado
en el presente trabajo en el que se elimina la etapa de sensibilización con estaño. Por un lado, se
observó que la renovación de la disolución de activación no es necesaria ya que se obtienen los
mismos resultados que no renovándola. Por otro lado, con el método más novedoso se observó
que la activación es muy similar a la obtenida con el método convencional. Con este método
también se ha estudiado la influencia de la concentración de la disolución de cloruro de paladio y
el tiempo de inmersión en dicha disolución, observándose que el óptimo fue de 0,1g/L de cloruro
de paladio y 5 minutos en cada ciclo de inmersión en la disolución
En el proceso de deposición de paladio se ha estudiado la influencia de diversas variables
importantes que afectan directamente al proceso de manera notable. Estas variables son: el tiempo
de deposición, la forma de adicionar la hidracina, la temperatura y la concentración de EDTA en
el medio.
En cuanto a la influencia del tiempo se ha observado que al aumentar el tiempo la
deposición de paladio se produce de manera cada vez más homogénea y aumenta el espesor de la
capa de paladio, hasta un punto en se reduce de manera considerable la tasa de deposición de
paladio en relación con el tiempo transcurrido.
En el estudio de la adicción de hidracina se han observando la influencia tanto de la
concentración como del número de dosis adicionadas de la misma. En el primer caso se ha
observado que dosificándola en pequeñas dosis se consigue que el proceso sea más suave con una
mayor compactación de partículas formando un recubrimiento más homogéneo. En cuanto a la
concentración de hidracina se observó que es necesario añadirla en exceso, ya que se produce más paladio metálico que si se añadiera solo la cantidad estequiométrica con la que no se reduciría
todo el paladio. Si esta concentración se añade de una sola vez se produce mayor cantidad de
residuo en el fondo del baño y el paladio se deposita de manera heterogénea disminuyendo el
espesor de la capa de paladio, por ello hay que añadirla en exceso y de manera dosificada.
La temperatura también ejerce una importante influencia en el proceso de deposición. Así,
se ha observado que tanto temperaturas elevadas (70 ºC) como bajas (40 ºC) son desfavorables
para el proceso de deposición, teniendo que llegar a un compromiso entre valores de temperatura
elevados o no dependiendo del grado de homogeneidad y recubrimiento.
Por último se estudió la influencia de la concentración de EDTA en el medio. Este
compuesto actúa como estabilizante del baño pero provoca la incorporación de carbono a la capa
de paladio, que puede determinarse por la formación de CO2 durante la vida útil de la membrana.
Para minimizar esta cantidad de carbono se disminuyó la concentración de EDTA, no
observándose, con ello, ningún cambio en la concentración de carbono, y sí en el espesor de los soportes.
Descripción
Proyecto Fin de Carrera leído en la Universidad Rey Juan Carlos en el curso académico 2008/2009. Tutores del Proyecto: José Antonio Calles Martín y David Alique Amor