Asiel Hernández Martínez defenderá su Tesis de Doctorado

El lunes 31 de julio de  2023 el licenciado  Asiel Hernández Martínez, defenderá su tesis doctoral que tiene como título “Perovskitas como precursores de catalizadores usados en la reacción de reformado de alcoholes", con la dirección de la doctora Fabiola Agüero y co-dirección del doctor Luis Cadús.

La defensa para optar por el título de Doctor en Química (F.Q.B.F-UNSL) se desarrollará a partir de las 9 hs. en el Bloque II, aula del primer piso de la Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales (U.N.S.L.). 

Asiel Hernández Martínez

Licenciado en Radioquímica por el Instituto Superior de Ciencias y Tecnologías Aplicadas en La Habana, Cuba en el 2014. Trabajó en la remoción de contaminantes orgánicos persistentes con radiación gamma y comenzó en la catálisis con la hidrogenación selectiva de nitrobenceno con paladio soportado sobre nanoestructuras de carbono. En el año 2017 comienza la beca de doctorado en el INTEQUI-UNSL formándose en las técnicas de caracterización de sólidos, las cuáles aplicó en el desarrollo de su tesis doctoral, y modelación computacional.

Asiel  Hernández 
Mientras opera un cromatógrafo gaseoso 

Directora de tesis

Fabiola Agüero: Investigadora CONICET-INTEQUI.

Co-director

Dr. Luis Cadús: Investigador Superior. Director del INTEQUI

Resumen de divulgación

El hidrógeno es un elemento químico con diversos usos en la actualidad y se considera una fuente de energía prometedora para el futuro. En la industria química, el hidrógeno desempeña un papel fundamental. Se utiliza en la producción de una amplia gama de productos químicos, como amoníaco, metanol y diversos productos petroquímicos.

Además, se utiliza en la refinación de petróleo, donde se emplea en los procesos para eliminar impurezas y mejorar la calidad de los productos derivados del petróleo. La importancia del hidrógeno para el futuro radica en su capacidad para ser una fuente de energía limpia y renovable. El hidrógeno puede ser utilizado en pilas de combustible para generar electricidad sin generar emisiones de gases de efecto invernadero. Esto lo convierte en una alternativa atractiva para reducir la dependencia de los combustibles fósiles y mitigar el cambio climático.

Interior del micro-reactor

La producción de hidrógeno a través del reformado de etanol es una técnica que utiliza el etanol, un biocombustible derivado de fuentes de biomasa, como fuente de materia prima. En este proceso, el etanol se descompone en presencia de un catalizador para generar hidrógeno. El reformado de etanol se considera una forma más sostenible de producción de hidrógeno en comparación con los métodos tradicionales basados en combustibles fósiles. Al utilizar biomasa como fuente de etanol, se puede reducir la dependencia de los combustibles no renovables y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero. Para esto se logró sintetizar dos familias de catalizadores de Rh/perovskitas estudiar en la reacción de reformado de etanol. 

Modelo utilizado para describir la interacción del etanol con la superficie del catalizador

El soporte perovskita LaAlO 3 dopado con Ca y Ce influyó de forma diferente en el grado de reducción de las especies de Rh en la superficie. El Ce introdujo, como se esperó, movilidad de oxígeno, pero a la vez esta fue negativa favoreciendo la oxidación del Rh. Todos los catalizadores mostraron una conversión completa de etanol durante las 6 h de reacción. El mejor desempeño catalítico se logró con el catalizador Rh/LaAlO 3 0.3%. Además, se estudió la inclusión de Rh y Ni en la perovskita para obtener el metal activo en superficie por exsolución, lo que indujo cambios estructurales que modificaron el comportamiento de reducibilidad y la movilidad del oxígeno. El catalizador Rh 0.02 Ni 0.20 presentó la mayor actividad catalítica y estabilidad debido a la mayor disponibilidad metálica de Ni y Rh, un mayor contenido de vacancias de oxígeno y el efecto sinérgico entre el Ni y el Rh en la aleación Ni-Rh que se formó en el proceso de reducción. También se estudiaron por modelación computacional mediante DFT los catalizadores bimetálicos y se obtuvo que la formación de etóxido es el paso inicial de la reacción de reformado para estos catalizadores. El análisis por DRIFT confirmó la formación de etóxido luego de la adsorción del etanol. Los caminos de reacción difieren en relación al soporte solo y a cada uno de los catalizadores.

Micro-reactor EFI donde se realizó parte de la investigación
relacionada con el reformado de etanol

Resumen científico-académico

El soporte perovskita LaAlO3 dopado con Ca y Ce influyó de forma diferente en el grado de reducción de las especies de Rh en la superficie. El Ce introdujo, como se esperó, movilidad de oxígeno, pero a la vez esta fue negativa favoreciendo la oxidación del Rh. Todos los catalizadores mostraron una conversión completa de etanol durante las 6 h de reacción. 

El mejor desempeño catalítico se logró con el catalizador Rh/LaAlO3 0.3%. Además, se estudió la inclusión de Rh y Ni en la perovskita para obtener el metal activo en superficie por exsolución, lo que indujo cambios estructurales que modificaron el comportamiento de reducibilidad y la movilidad del oxígeno. El catalizador Rh0.02Ni0.20 presentó la mayor actividad catalítica y estabilidad debido a la mayor disponibilidad metálica de Ni y Rh, un mayor contenido de vacancias de oxígeno y el efecto sinérgico entre el Ni y el Rh en la aleación Ni-Rh que se formó en el proceso de reducción. También se estudiaron por modelación computacional mediante DFT los catalizadores bimetálicos y se obtuvo que la formación de etóxido es el paso inicial de la reacción de reformado para estos catalizadores.

El análisis por DRIFT confirmó la formación de etóxido luego de la adsorción del etanol.  Los caminos de reacción difieren en relación al soporte solo y a cada uno de los catalizadores. Para el soporte el nivel de hidrógeno es bajo y se obtiene fundamentalmente a través de la descomposición de este etileno. El reformado en el caso de catalizador bimetálico toma un camino de reacción de 3 fases principales: metanación, reformado de metano produciendo CO y desplazamiento de agua y gas con una producción elevada de H2.

Jurado

Noelia Barroso: Investigadora del INTEQUI. San Luis

Betina Faroldi: Investigadora del Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica. Santa Fe

Fernando Mariño: Investigador Instituto de Tecnologías del Hidrogeno y Energías Sostenibles - Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad universitaria. Buenos Aires