Universitat Politècnica de Catalunya. Institut de Tècniques Energètiques, IMT Atlantique, Llorca Piqué, Jordi, Le Corre, Olivier, Lacarrière, Bruno, Hedayati, Ali, Universitat Politècnica de Catalunya. Institut de Tècniques Energètiques, IMT Atlantique, Llorca Piqué, Jordi, Le Corre, Olivier, Lacarrière, Bruno, and Hedayati, Ali
Cotutela Universitat Politècnica de Catalunya i École nationale supérieure des mines de Nantes, Hydrogen is considered as a clean energy carrier that can be converted to electricity by fuel cell with high efficiency. To be economically feasible and comparable, hydrogen needs to be liquefied, compressed, or adsorbed in metallic hydrides in large scale prior to the transfer. This requires very high pressure or very low temperature, which make a very high risk during transfer and delivery. Hence, it is highly beneficial to produce and consume pure hydrogen at the same place/time. The use of renewable biofuels such as bio-ethanol as a source of hydrogen is highly beneficial due to the higher H/C ratio, lower toxicity, and higher safety of storage that distinguish ethanol over other substrates. Among the reforming processes, steam reforming of ethanol delivers the highest amount of hydrogen per mole of converted ethanol. Noble metal-based catalysts are well known for very high reactivity in terms of ethanol conversion and hydrogen selectivity together with nearly zero carbon deposition over the surface of the catalyst. Ethanol steam reforming (ESR) over noble metal-based catalysts can be considered as an efficient and reliable method for hydrogen production. The application of membrane reactors (MR) -in which production and separation of hydrogen (pure hydrogen production) occurs in the same reactor vessel- is highly beneficial to omit costly and complicated unit processes for hydrogen purification. Besides, by removal of one of the products (hydrogen) via permeation through the membrane, equilibrium limitations are overcome even at unbeneficial operating conditions, leading to higher production of hydrogen and higher efficiency of the process. In case of a palladium-based membrane, highly pure hydrogen is obtained, suitable for feeding a fuel cell online. In this work, in-situ production of pure hydrogen via catalytic ethanol steam reforming (ESR) in a membrane reactor (MR) was investigated. A mixture of pure ethanol and distilled was used as the fuel. ESR experim, Com a alternativa als combustibles fòssils, l'hidrogen es considera un vector energètic net que es pot convertir a electricitat amb una gran eficiència en una pila de combustible. Normalment, per ser econòmicament atractiu, cal liquar, comprimir o absorbir en metalls l'hidrogen a gran escala per a transportar-lo. Això requereix pressions molt altes o temperatures molt baixes, cosa que suposa riscos en el seu transport i emmagatzematge. Per aquest motiu resulta molt interessant el produir i consumir l'hidrogen al mateix lloc i en el mateix moment. L'ús de biocombustibles renovables com el bioetanol com a font d'hidrogen és molt avantatjós donada la seva relació H/C elevada, baixa toxicitat i elevada seguretat en l'emmagatzematge, aspectes difícils de trobar en altres substrats. Els catalitzadors que contenen metalls nobles mostren una alta activitat en la conversió d'etanol i alta selectivitat a hidrogen al temps que eviten la deposició de carboni a la seva superfície. Així, la reformació catalítica d'etanol (ESR) fent ús de catalitzadors que contenen metalls nobles es pot considerar un mètode eficient i robust per a produir hidrogen. L'ús de reactors de membrana (MR) en els que la producció i separació d'hidrogen té lloc en el mateix reactor resulta especialment útil a l'hora de simplificar i abaratir la purificació de l'hidrogen que es produeix. A més, mitjançant la separació d'un dels productes de la reacció a través de la membrana, l'hidrogen, es superen els límits termodinàmics i es pot treballar en condicions més suaus de reacció, el que comporta una producció més alta d'hidrogen i una millor eficiència del procés. En aquest treball s'investiga la producció in situ d'hidrogen pur per reformació catalítica d'etanol amb vapor d'aigua (ESR) en un reactor de membrana (MR). El combustible utilitzat ha estat una mescla d'etanol pur i aigua i els experiments s'han dut a terme amb un catalitzador Pd-Rh/CeO2 i una membrana Pd-Ag (reformador) sota diferents condicions d', Postprint (published version)