Produção de hidrogênio a partir da decomposição catalítica do metano : avaliação das condições de operação

Abstract

Com o aumento da demanda de energia no mundo, e consequente risco de esgotamento das fontes de combustíveis convencionais, a busca por alternativas energéticas vem crescendo. Neste contexto, a utilização de hidrogênio está sendo cada vez mais desenvolvida, por se tratar de uma fonte renovável cuja queima não gera poluentes. No presente trabalho foi utilizado a decomposição catalítica do metano para produção de H2, avaliando-se as condições de operação. O catalisador empregado foi de cobalto-alumínio na proporção 2:1, preparado pelo método de co-precipitação. Testes de atividade foram realizados em um reator tubular de leito fixo, e os produtos da reação foram analisados em linha utilizando-se cromatografia gasosa. Os fatores considerados para definir as melhores condições foram: conversão e estabilidade. Avaliando-se temperaturas entre 500 e 700°C, concluiu-se que a 600°C a reação apresenta melhor desempenho, com conversão de CH4 de cerca de 33% por um tempo de quase 4h. Ao se analisar a atividade com diferentes vazões volumétricas de reagente, verificou-se que na menor vazão os resultados foram superiores, apresentando conversão de aproximadamente 54%. Comparando-se os métodos de ativação (redução com H2 e ativação com CH4) nas condições aplicadas não houve diferença significativa.

Along with the boost in the world’s energy demand, and the consequent depletion of conventional fuel sources, the search for power alternatives has been increasing. In this context, the use of hydrogen is being increasingly developed, because it is a renewable source which generates greenhouse free energy. In the present work the operational conditions were evaluated for the production of H2 through the catalytic decomposition of methane. The catalyst used is cobalt-aluminum based in a proportion of 2:1, prepared by co-precipitation. Activity tests were performed in a fixed-bed tubular reactor, and the reaction products were analyzed using gas chromatography. To define the best conditions, the factors considered were conversion and stability. Reaction temperatures between 500 and 700°C were evaluated. At 600°C the reaction demonstrates better performance with a methane conversion of approximately 33% during almost 4h. Analyzing the activity using different methane volumetric flow rates, the lowest flow presented advantageous results showing a conversion about 54%. Comparing the activation methods (reduction with H2 and activation using CH4) there were no major differences.