Desproporción de SO2 para un ciclo termoquímico basado en azufre estudiado en un reactor de batch Raman

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Química
• Ciencias de los materiales
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• El ciclo de azufre termoquímico con ayuda solar tiene como objetivo la producción sostenible de azufre.
• La desproporción de SO2 es un paso clave en este ciclo, que requiere una catálisis eficiente.
• Comprender los mecanismos de reacción es vital para la optimización e integración de los procesos.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo de reacción de desproporcionamiento de SO2 catalizado por yoduro.
• Estudiar la cinética de la reacción e identificar las condiciones óptimas para el consumo de SO2.
• Explorar el papel de la concentración de yoduro en el catalizador y la presión de SO2 en las vías de reacción y la formación de subproductos.

Principales métodos:

• Espectroscopia Raman in situ y operando para el monitoreo de las reacciones en tiempo real.
• Utilización de un reactor de cuarzo especializado para la contención de SO2 y el control de la presión.
• Variación sistemática de la concentración del catalizador de yoduro (0,1560,780 I^-/H₂O mol%) y de la presión de SO2 (hasta 9 bar).

Principales resultados:

• La incorporación de SO2 en la solución de I^-/H_{2O ocurre a través de las interacciones de O2SI^-, formando adductos de I(SO2) x^-.}
• El aumento de la concentración de yoduro aceleró las tasas de consumo de SO2, alcanzando el 5% de consumo por hora después de 6 horas.
• Se observó la formación de subproductos no deseados de yodo (I2) a baja presión de SO2 y alto contenido de yodo, lo que complica la separación del producto.

Conclusiones:

• El estudio aclaró el mecanismo a nivel molecular de la desproporción de SO2 catalizada por yodo.
• La optimización de la concentración del catalizador de yoduro es crucial para un consumo eficiente de SO2 y para minimizar los subproductos de I2.
• Los hallazgos proporcionan información crítica para la integración técnica de esta reacción en los ciclos termoquímicos solares.