EnglishEl Grupo de Conversión de Combustibles ha sido pionero en el desarrollo de distintos procesos basados en la descomposición catalítica de hidrocarburos, en los que lleva trabajando más de 10 años. Esta línea de investigación está motivada por la necesidad de nuestra sociedad de reducir las emisiones de CO2 mediante la sustitución gradual de la quema de combustibles fósiles por una economía basada en el hidrógeno.
Nuestro grupo de investigación ha trabajado en un proceso novedoso para la producción de hidrógeno denominado Descomposición Catalítica de Metano (DCM), que representa una alternativa muy prometedora al reformado de metano con vapor, el método utilizado a nivel industrial para la producción de hidrógeno. La DCM es una reacción en la que el metano (componente principal del gas natural) se descompone en hidrógeno libre de CO2 y carbono de alto valor añadido, en forma de nanofibras de carbono (NFC) o nanotubos de carbono (NTC) gracias al uso de catalizadores basados en metales del Grupo 8 (Ni, Co y Fe). La corriente gaseosa producida consiste en una mezcla de hidrógeno y metano no reaccionado, que puede ser usado directamente para alimentar un motor de combustión interna, o ser sometida a un proceso de separación para obtener hidrógeno puro que puede ser alimentado a una pila de combustible. Por otra parte, los materiales de carbono generados tienen aplicaciones tales como aditivos para composites, soporte de catalizadores o sistemas de conversión de energía (ánodos en baterías de ion Li e ion Na).
En los últimos años se ha desarrollado un nuevo proceso basado en el aprovechamiento de biogás para la producción simultánea de gas de síntesis y nanofibras de carbono, proceso denominado como Descomposición Catalítica de Biogás (DCB). Este proceso se plantea como una alternativa muy interesante a la combustión de biogás para la producción de energía. Debido a su composición, el biogás es considerado como una materia prima idónea para el reformado seco de CH4. No obstante, el biogás presenta generalmente ratios CH4:CO2 superiores a la unidad, lo que favorece la deposición de carbono que eventualmente puede producir la desactivación del catalizador. Aprovechando la experiencia del GCC en la DCM, se ha aplicado el mismo concepto de la DCM al biogás, mostrando la posibilidad de promover la formación de carbono en forma de nanofibras de alto valor añadido evitando la desactivación de los catalizadores, además de obtener un gas de síntesis con una ratio H2:CO próxima a 1.5.
Gracias a la utilización de los procesos de DCM y DCB, y mediante una cuidadosa selección del catalizador y de las condiciones de operación, es posible obtener a la carta una gran variedad de estructuras de carbono filamentosas, incluyendo nanofibras de carbono de tipo fishbone, nanofibras de carbono tipo parallell, nanotubos de carbono de capa múltiple y nanotubos de carbono de tipo cadena. Además, nuestro grupo dispone de la tecnología necesaria para producir estos materiales de carbono en cantidades relativamente grandes (del orden de los cientos de gramos), gracias al desarrollo de reactores de lecho fluidizado y rotatorio a escala semipiloto.
Publicaciones destacadas:
Pinilla JL, Moliner R, Suelves I, Lázaro MJ, Echegoyen Y, Palacios JM. Production of hydrogen and carbon nanofibers by thermal decomposition of methane using metal catalysts in a fluidized bed reactor. Int J Hydrog Energy. 2007;32:4821-9.
Pinilla JL, Suelves I, Lázaro MJ, Moliner R, Palacios JM. Influence of nickel crystal domain size on the behaviour of Ni and NiCu catalysts for the methane decomposition reaction. Appl Catal A. 2009;363:199-207.
de Llobet S, Pinilla JL, Moliner R, Suelves I, Arroyo J, Moreno F, et al. Catalytic decomposition of biogas to produce hydrogen rich fuels for SI engines and valuable nanocarbons. Int J Hydrog Energy. 2013;38:15084-91.
de Llobet S, Pinilla JL, Moliner R, Suelves I. Effect of the synthesis conditions of Ni/Al2O3 catalysts on the biogas decomposition to produce H2-rich gas and carbon nanofibers. Appl Catal B. 2015;165:457-65.
