Preparação e caracterização de catalisadores de níquel suportados em geopolímeros para reação de reforma catalítica a vapor do etanol

Abstract

A significativa contribuição dos combustíveis fósseis para a degradação ambiental nos processos de geração de energia e o esgotamento das reservas de petróleo tornam necessário encontrar fontes alternativas de energia. Um dos métodos mais promissores para a produção de H2 é a reforma catalítica a vapor do etanol. O tipo de metal escolhido e sua natureza além do método de preparação do catalisador influenciam na operação da reação de reforma. Sendo um metal de baixo custo e alta disponibilidade, o níquel foi escolhido como catalisador deste trabalho, sendo essa a fase ativa. Para que a catálise aconteça de forma satisfatória, o níquel necessita estar ancorado em um material de suporte. O material escolhido como suporte foi da classe dos geopolímeros, materiais ativados por álcalis que são economicamente viáveis e têm menor impacto ambiental. Nesta pesquisa, o metacaulim foi usado como fonte de aluminossilicato, enquanto o hidróxido de sódio (NaOH) e o silicato de sódio (Na₂SiO₃) foram utilizados como ativadores alcalinos. Para diminuição das bolhas e aumento no tempo de trabalho na obtenção dos suportes, foi utilizado o polietilenoglicol (PEG). Os catalisadores suportados foram produzidos por manufatura aditiva de duas maneiras: incorporação do níquel na formulação dos geopolímeros e impregnação do níquel no suporte após impressão e cura. Os percentuais de nitrato de níquel utilizados nas formulações foram de 5% e 10% variando a cura dos materiais em dois métodos: secagem em estufa e calcinação. Os resultados obtidos foram analisados utilizando as técnicas de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e redução a temperatura programada. Constatou-se que os catalisadores produzidos têm viabilidade para produção de hidrogênio pela reação de reforma a vapor do etanol, sendo que a amostra com 10 m% de nitrato de níquel via impregnação a úmido teve maior atividade catalítica quanto comparada aos outros catalisadores preparados.