Síntesis de carburos, sulfuros y boruros de renio y su evaluación en la producción de hidrógeno a partir de biomasa

Abstract

"En esta tesis de doctorado se llevó a cabo la síntesis mecanoquímica de carburos (Re2C (2:1) y Re2C (1:1)), boruros (Re3B y ReB2) y sulfuros de renio (ReS2 (1:2) y ReS2 (2:7)). Estos materiales fueron caracterizados por microscopia electrónica de barrido, microscopia electrónica de transmisión y adsorción-desorción de N2. Estos catalizadores fueron probados en la producción de H2 a partir de la pirólisis de endocarpo de coco, celulosa y lignina de 500 a 800 ºC utilizando 10 y 20% m/m de catalizador. La evaluación de la producción de H2 fue monitoreada por cromatografía de gases con detector de conductividad térmica. La pirólisis catalítica de endocarpo de coco muestra una máxima producción de H2 a 800 ºC y 10% m/m de catalizador, con los siguientes valores máximos de producción: ReB2 (53.2%), Re2C (1:1) (53.8%), Re2C (2:1) (57.0%) y Re3B (77.4%). Un análisis exhaustivo de la producción no catalítica y catalítica de H2 a partir de la pirólisis de biomasa, muestra que la producción con Re3B (77.4%) es la más alta que ha sido reportada. La producción de H2 a partir de la pirólisis de endocarpo de coco usando catalizadores de renio puede ser vista como un proceso termocatalítico. La pirólisis catalítica de celulosa muestra también una máxima producción de H2 a 800 ºC y 10% m/m de catalizador utilizando Re3B. La pirólisis catalítica de lignina muestra de igual manera una máxima producción de H2 a 800 ºC sin catalizador, por lo tanto, la producción de H2 a partir de la pirólisis de lignina es un proceso no catalítico. Los análisis TPR, FTIR, los valores de energía de adsorción de H monoatómico y los valores de área superficial nos permitieron determinar que tanto el sitio catalítico Re como el B en Re3B son la causa de su alta actividad catalítica hacia la producción de H2 a partir de la pirólisis de endocarpo de coco. Finalmente, podemos recomendar el uso de Re3B como catalizador en la producción de H2 a partir de la pirólisis de biomasa."

"In this thesis, we carried out the mechanochemical synthesis of rhenium carbides (Re2C (2:1) and Re2C (1:1)), borides (Re3B and ReB2) and sulfides (ReS2 (1:2) and ReS2 (2:7)). These materials were characterized by scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and N2 adsorption-desorption. These catalysts were tested in H2 production from coconut shell, cellulose and lignin pyrolysis from 500 to 800 ºC using 10 and 20 wt % of catalyst. The catalytic pyrolysis of coconut shell shows a maximum H2 production at 800 ºC and 10 wt % of catalyst with the following maximum values for production: ReB2 (53.2%), Re2C (1:1) (53.8%), Re2C (2:1) (57.0%) and Re3B (77.4%). An exhaustive analysis of H2 production in catalytic and non-catalytic conditions from biomass pyrolysis shows that H2 production with Re3B (77.4%) is the highest that has been reported. H2 production from coconut shell pyrolysis using rhenium catalysts can be seen as a thermocatalytic process. The catalytic pyrolysis of cellulose also shows a maximum H2 production at 800 ºC and 10 wt % of catalyst using Re3B. Similarly, the catalytic pyrolysis of lignin shows a maximum H2 production at 800 ºC without catalyst; therefore, H2 production from lignin pyrolysis is a non-catalytic process. The analysis of TPR, FTIR, the values of adsorption energy of monatomic H and the values of surface area allow us to determine that both Re and B active sites in Re3B are the cause of its high catalytic activity in H2 production from coconut shell pyrolysis. Finally, we can recommend the use of Re3B as catalyst in H2 production from biomass pyrolysis."