Producción de hidrógeno en un solo paso a partir de NH₃, CH₄ y biogás en reactores de cerámica de protones apilados

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• La electroquímica

Sus antecedentes:

• Los reactores cerámicos de protones permiten una producción eficiente de hidrógeno mediante la integración de reacciones de reformado con procesos electroquímicos.
• La ampliación de reactores de cerámica de protones presenta desafíos en la gestión del calor, el flujo de gas y la distribución de corriente eléctrica.
• El diseño robusto del reactor es crucial para mantener la eficiencia desde la célula hasta el nivel de la pila.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar una pila de reactor de protones de cerámica escalable y eficiente para la producción de hidrógeno.
• Para abordar los desafíos en la distribución del flujo de calor y gas en reactores de cerámica de protones apilados.
• Validar el rendimiento de los reactores cerámicos de protones a altas presiones y con diversas materias primas.

Principales métodos:

• Desarrollo de una nueva interconexión para un reactor cerámico de protones de 36 celdas.
• Acoplamiento de reacciones de reformado endotérmico con separación y compresión electroquímica de gases.
• Prueba del rendimiento del reactor con materias primas de metano y amoníaco a presiones elevadas.

Principales resultados:

• Se ha logrado la conversión completa de metano con más del 99% de recuperación de hidrógeno presurizado.
• Se ha demostrado que el rendimiento de las celdas es comparable al de la materia prima de amoníaco.
• Funcionamiento estable confirmado a presiones superiores a 140 bares.
• Produjo un flujo concentrado de dióxido de carbono como subproducto.

Conclusiones:

• La pila de reactores de cerámica de protones de 36 celdas desarrollada supera efectivamente los desafíos de escala.
• Los reactores cerámicos de protones son una tecnología viable para la producción eficiente de hidrógeno a alta presión.
• El apilamiento de reactores cerámicos de protones en dispositivos termoelectroquímicos prácticos muestra un potencial significativo.