Hispanopedia WikiPROX es un acrónimo de PReferential OXidation (oxidación preferencial) , que se refiere a la oxidación preferencial del monóxido de carbono en una mezcla de gases mediante un catalizador . Su objetivo es eliminar trazas de CO de mezclas de H₂ / CO/CO₂ producidas por reformado con vapor y desplazamiento de gas de agua . Un catalizador PROX ideal oxida preferentemente el monóxido de carbono (CO) utilizando un catalizador heterogéneo.t colocado sobre un soporte cerámico. Los catalizadores incluyen metales como platino , platino/hierro, platino/rutenio, nanopartículas de oro, así como nuevos catalizadores de conglomerado de óxido de cobre/cerámica. [ 1 ]
Motivación
Esta reacción constituye un área de investigación considerable con implicaciones para el diseño de pilas de combustible . Su principal utilidad radica en la eliminación del monóxido de carbono (CO) del gas de alimentación de la pila de combustible. El CO envenena el catalizador de la mayoría de las pilas de combustible de baja temperatura.
El monóxido de carbono se produce a menudo como subproducto del reformado con vapor de hidrocarburos, que produce hidrógeno y CO. Es posible consumir la mayor parte del CO haciéndolo reaccionar con vapor en la reacción de desplazamiento del gas de agua :
- CO + H₂O ⇌ H₂ + CO₂
La reacción de desplazamiento del gas de agua puede reducir el CO al 1% de la alimentación, con el beneficio adicional de producir más hidrógeno, pero no lo elimina por completo. Para ser utilizado en una pila de combustible, el gas de alimentación debe tener un contenido de CO inferior a 10 ppm .
Descripción
El proceso PROX permite la reacción del CO con el oxígeno, reduciendo la concentración de CO de aproximadamente 0,5 – 1,5% en el gas de alimentación a menos de 10 ppm.
- 2CO + O₂ → 2CO₂
Debido a la presencia predominante de hidrógeno en el gas de alimentación, también se producirá, en cierta medida, la combustión indeseada y competitiva del hidrógeno:
- 2H₂ + O₂ → 2H₂O
La selectividad del proceso es una medida de la calidad del reactor y se define como la relación entre el monóxido de carbono consumido y el total de hidrógeno y monóxido de carbono consumidos.
La desventaja de esta tecnología radica en su marcada exotermia , sumada a un rango de temperatura de operación óptimo muy estrecho. Su funcionamiento óptimo se produce entre 353 y 450 K, con una pérdida de hidrógeno de aproximadamente el uno por ciento. Por consiguiente, se requiere una refrigeración eficaz. Para minimizar la generación de vapor, se utiliza una dilución excesiva con nitrógeno. Además, la reacción se interrumpe mediante un enfriador intermedio antes de pasar a la segunda etapa.
En la primera reacción se suministra un exceso de oxígeno, aproximadamente el doble, y se transforma cerca del 90 % del CO. En la segunda etapa se utiliza un exceso de oxígeno considerablemente mayor, aproximadamente cuatro veces mayor, que luego se procesa con el CO restante para reducir su concentración a menos de 10 ppm. Para evitar también una carga excesiva de CO, puede ser importante el funcionamiento transitorio del adsorbente .
Los requisitos de complejidad en instrumentación y control de procesos son relativamente altos. La ventaja de esta técnica sobre la metanación selectiva radica en la mayor velocidad espacial, lo que reduce el tamaño del reactor necesario. En caso de fuertes aumentos de temperatura, la alimentación de aire puede interrumpirse fácilmente.
El origen técnico del proceso CO-PROX radica en la síntesis de amoníaco ( proceso Haber ). La síntesis de amoníaco también exige estrictamente hidrógeno libre de CO, ya que este gas es un potente veneno para los catalizadores habituales utilizados en este proceso.
Véase también
Referencias
Bibliografía
- Peters y otros: Gasaufbereitung für Brennstoffzellen Chemie Ingenieur Technik 76/10 (2004) 1555-1558
- Catálisis
- Reacciones inorgánicas
- Ingeniería de reacciones químicas
- Producción de hidrógeno
- pilas de combustible