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Autor/a
Arana Juve, Jan-Max
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Abstract
En el contexto de un mundo y economía basados en los combustibles fósiles, el hidrógeno emerge como una alternativa al ser una energía limpia y de alta energía con la que llevar a cabo una necesaria transición energética. Actualmente, el «steam reforming» de metano es la principal fuente de producción de hidrógeno. Esta técnica resulta en hidrógeno a través de la conocida «water gas shift reaction». Con tal de purificar el hidrógeno resultante de estas reacciones químicas, las zeolitas se erigen como candidatos debido a sus distintos tamaños de poro. Entre ellas la zeolita LTA emerge como uno de los materiales más prometedores con el propósito de purificar H2.
El principal objetivo de esta tesis es investigar el efecto de distintos parámetros de síntesis en el tamaño de partícula y pureza de la zeolita LTA, con tal de determinar el tamaño de partícula mínimo manteniendo la estructura de zeolita LTA. Los parámetros de síntesis evaluados se dividieron en tres grupos: parámetros de proceso (temperatura, temperatura de mezcla, velocidad de agitación), parámetros de composición para trayectorias simples (contenido en SiO2, contenido en Al2O3, contenido en Na2O, contenido en agua, adición de sal y combinaciones) y parámetros de composición para múltiples trayectorias (contenido en SiO2, contenido en Al2O3, contenido en Na2O, contenido en agua y combinaciones). SEM y XRD son las técnicas usadas para caracterizar las muestras.
Este estudio revela que la combinación de trayectorias, la ratio de SiO2/Al2O3, y el contenido en agua son los parámetros más efectivos para rebajar el tamaño de partícula de la zeolita LTA, la cual puede reducirse hasta 150-200nm. Este trabajo también aporta diagramas ternarios, donde se representan los resultados de las composiciones, para resumir el tamaño de partícula y la fase de los experimentos. La región optima del diagrama de combinación de trayectorias se encuentra en los siguientes valores de ejes: 0,94-0,95 H2O, 0,04-0,05Na2O, y 0-0,01 SiO2.
Este trabajo se completa con la optimización de la concentración de poliamida usada para preparar el soporte polimérico, tratando de evitar el “ring drying effect” producido por los largos tiempos de filtrado en las mezclas de polímero de alta concentración (22%). Finalmente, se estudia el óptimo número de zeolitas para producir un film homogéneo en el soporte polimérico. SEM es la técnica usada para evaluar la deposición.
Este trabajo incluye un capítulo final resumiendo las posibilidades de trabajo futuro que pueden realizarse para aplicaciones prácticas.
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