Investigación experimental y análisis sobre la pirólisis de paja de colza con un catalizador de Fe/Ni-CaO para una producción de hidrógeno mejorada

Con el agotamiento de los combustibles fósiles y las crecientes presiones para la reducción de carbono, la producción de H 2 a través de la pirólisis de biomasa ha surgido como una ruta energética sostenible prometedora. Se emplea un sistema de lecho fluidizado para la pirólisis de la paja de colza (ORS), utilizando catalizadores eficientes y de bajo costo para aumentar la producción de H 2. Se realizan experimentos para estudiar los efectos de los catalizadores bimetálicos soportados en CaO, Ni-Fe, en el aumento del rendimiento de H 2 y en la modificación de las propiedades del carbón en la pirólisis de la ORS. Los resultados demuestran que los efectos sinérgicos entre las especies de Fe y Ni soportadas en CaO promueven la fragmentación profunda de los intermediarios derivados de la biomasa y dirigen las rutas de reacción hacia la formación de H 2. En comparación con la pirólisis de ORS no catalítica, la carga equilibrada de Fe/Ni del catalizador 5%Fe-5%Ni/CaO mejora el rendimiento de gas. Además, la pirólisis de la ORS catalizada por el catalizador 2%Fe-8%Ni/CaO logra la mayor selectividad de hidrógeno, aumentando la fracción volumétrica de H 2 en el gas de producto del 24.1 vol% al 52.1 vol%. Adicionalmente, el análisis del carbón indica que los catalizadores bimetálicos de Ni-Fe alteran la composición elemental, los grupos funcionales en la superficie y las estructuras de poros del carbón pirolítico. Específicamente, los catalizadores con alto contenido de Ni facilitan la grafitización del carbón, mientras que los catalizadores con bajo contenido de Fe aumentan la densidad de defectos en la estructura del carbón. Estos hallazgos destacan el potencial de los catalizadores bimetálicos de Ni-Fe soportados en CaO para optimizar la pirólisis de biomasa para la coproducción de gas rico en H 2 y carbón de valor añadido, facilitando así el desarrollo de sistemas energéticos carbononeutros y eficientes en recursos. • Se sintetizan y caracterizan sistemáticamente los catalizadores Fe/Ni-CaO para mejorar la producción de H 2. • La adición de Ni reduce la temperatura de reducción de los catalizadores de Fe, mientras que Fe mejora la estabilidad de los catalizadores de Ni. • La ORS catalizada por 2%Fe-8%Ni/CaO aumentó la fracción de H 2 del 24.1 vol% al 52.1 vol%.