{"id":131725,"date":"2012-10-08T09:10:04","date_gmt":"2012-10-08T08:10:04","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=131725"},"modified":"2012-10-08T09:13:17","modified_gmt":"2012-10-08T08:13:17","slug":"materiales-de-hierro-y-cobalto-para-producir-hidrogeno-de-forma-duradera-mediante-ciclos-termoquimicos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2012\/10\/08\/131725","title":{"rendered":"Materiales de hierro y cobalto para producir hidr\u00f3geno de forma duradera mediante ciclos termoqu\u00edmicos"},"content":{"rendered":"<p><strong>Autora: [Carolina Herrad\u00f3n-Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos]<\/strong><\/p>\n<p>El \u00f3xido de hierro y las ferritas mixtas son materiales que pueden ser empleados como catalizadores para la descomposici\u00f3n de NO<sub>x<\/sub>, contaminantes org\u00e1nicos, descomposici\u00f3n de biomasa y para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno mediante la reacci\u00f3n de mon\u00f3xido de carbono con vapor de agua (water-gas shift). Sus propiedades magn\u00e9ticas tambi\u00e9n les hacen atractivos para ser empleados como soporte de catalizadores ya que facilitan su separaci\u00f3n aguas abajo del proceso en aplicaciones de cat\u00e1lisis ambiental. Adem\u00e1s est\u00e1n atrayendo un inter\u00e9s considerable para su uso como intermedios en procesos qu\u00edmicos c\u00edclicos y en ciclos termoqu\u00edmicos para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno renovable en aplicaciones de energ\u00eda solar concentrada [1].<\/p>\n<p>M<sub>x<\/sub>Fe<sub>3-x<\/sub>O<sub>4<\/sub> + Energ\u00eda solar t\u00e9rmica \u2192 x MO + (3-x) FeO + 0,5 O<sub>2<\/sub>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 (1)<\/p>\n<p>x MO + (3-x) FeO + 0,5 O<sub>2<\/sub> \u2192 M<sub>x<\/sub>Fe<sub>3-x<\/sub>O<sub>4<\/sub> + H<sub>2<\/sub>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 (2)<\/p>\n<p>Sin embargo el estudio detallado de los mecanismos de reacci\u00f3n y las etapas limitantes se ven dificultados por impedimentos morfol\u00f3gicos que presenta la ferrita en polvo. Por ejemplo, estudios empleando part\u00edculas de \u00f3xido de hierro en un ciclo termoqu\u00edmico de dos etapas para producir hidr\u00f3geno permitieron observar un crecimiento del tama\u00f1o de part\u00edcula del material (por sinterizaci\u00f3n) a medida que aumentaba el n\u00famero de ciclos a los que era sometido, lo que se traduc\u00eda en un descenso de su superficie activa y como resultado final en una reducci\u00f3n de la eficiencia de conversi\u00f3n del proceso global.<\/p>\n<p>En un esfuerzo por tratar de eliminar los problemas de sinterizaci\u00f3n, diferentes investigadores han estudiado como depositar la ferrita sobre soportes porosos como SiO<sub>2<\/sub>, Al<sub>2<\/sub>O<sub>3<\/sub>, ZrO<sub>2<\/sub> y zirconia estabilizada con Yttria (YSZ). Sin embargo, estos soportes no siempre se comportan de forma inerte desde un punto de vista qu\u00edmico.<\/p>\n<p>Weimer y col. [1], empleando un m\u00e9todo de deposici\u00f3n de capa at\u00f3mica (ADL), que permite depositar fina<a href=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2012\/10\/Imagen1.gif\"><img decoding=\"async\" class=\"alignright  wp-image-131726\" title=\"Imagen1\" src=\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/files\/2012\/10\/Imagen1.gif\" alt=\"\" width=\"249\" height=\"233\" \/><\/a>s capas del \u00f3xido met\u00e1lico sobre el soporte poroso, han conseguido depositar ferritas de cobalto sobre soportes de ZrO<sub>2<\/sub> y Al<sub>2<\/sub>O<sub>3<\/sub>. Para ello se depositan capas de \u00f3xido de hierro (III) y \u00f3xido de cobalto (II) de manera alterna sobre el soporte poroso. La deposici\u00f3n de \u00f3xido de hierro (III) consiste en depositar ferroceno (99 %) y ox\u00edgeno de elevada pureza (99,9 %) en dosis alternas en el reactor a 450 \u00b0C. La deposici\u00f3n de \u00f3xido de cobalto (II) se lleva a cabo de la misma forma s\u00f3lo que empleando cobaltoceno en vez de ferroceno [2]. Debido a la naturaleza auto-limitante de la qu\u00edmica del proceso ALD, los precursores de cada media reacci\u00f3n s\u00f3lo reaccionan en la superficie con grupos funcionales intermedios generados por el otro precursor. Esto asegura el control a nivel at\u00f3mico ya que, como m\u00e1ximo, se deposita una submonocapa por cada media reacci\u00f3n. As\u00ed se consigue tambi\u00e9n un control preciso del grosor de las capas depositadas [3].<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>[1,3] Scheffe, J. R.; Allendorf, M. D.; Coker, E. N.; Jacobs, B. W.; McDaniel, A.H.;\u00a0 \u00a0Weimer, A.W.; \u201cHydrogen production via chemical looping redox cycles using atomic layer deposition-synthesized iron oxide and cobalt ferrites\u201d. Chemistry of Materials (ACS publications) 2011; 23: 2030-2038.<\/p>\n<p>[2]\u00a0\u00a0 Scheffe, J. R.; Li, J.; Weimer, A.W.; \u201cA spinel ferrite\/hercynite water-splitting redox cycle\u201d. International Journal of Hydrogen Energy 2010; 35; 3333-3340.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Autora: [Carolina Herrad\u00f3n-Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental. Universidad Rey Juan Carlos] El \u00f3xido de hierro y las ferritas mixtas son materiales que pueden ser empleados como catalizadores para la descomposici\u00f3n de NOx, contaminantes org\u00e1nicos, descomposici\u00f3n de biomasa y para la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno mediante la reacci\u00f3n de mon\u00f3xido de carbono con vapor de agua (water-gas shift). Sus propiedades magn\u00e9ticas tambi\u00e9n les hacen atractivos para ser empleados como soporte de catalizadores ya que facilitan su separaci\u00f3n aguas abajo del proceso en aplicaciones de cat\u00e1lisis ambiental. 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