ES2321793B1 - Procedimiento para la obtencion de hidrogeno. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de
hidrógeno.
Procedimiento para producir hidrógeno. La
presente invención proporciona un procedimiento para la obtención
de hidrógeno gas (H_{2}) a partir de la reacción de aluminio
metálico (Al) en un medio acuoso básico a pH igual o mayor que 12.
El medio acuoso comprende al menos una sal metálica que actúa como
catalizador de la reacción. Por lo tanto, la presente invención
puede ser englobada dentro del campo de la química.
Description
Procedimiento para la obtención de
hidrógeno.
La presente invención proporciona un
procedimiento (en adelante procedimiento de la invención) para la
obtención de hidrógeno gas (H_{2}) a partir de la reacción de
aluminio metálico (Al) en un medio acuoso básico, a pH \geq12,
que comprende al menos una sal metálica que actúa como catalizador
de la reacción. Por lo tanto, la presente invención puede ser
englobada dentro del campo de la química.
El documento WO2006072115 se refiere a un método
de obtención de H_{2} mediante la reacción de Al con agua en
presencia de un catalizador y un iniciador. El catalizador
utilizado es una sal inorgánica soluble en agua seleccionada del
grupo de haluros, sulfuros, sulfatos o nitratos de metales de los
grupos I (alcalinos) o II (alcalinotérreos) de la tabla periódica.
El catalizador utilizado se selecciona entre: cloruro sódico,
cloruro potásico, nitrato potásico, nitrato de sodio o combinaciones
de los mismos, siendo el cloruro sódico el preferido en una
proporción 1:1. Además, otros catalizadores que pueden ser
empleados son alúmina, hidróxido de aluminio u óxido de aluminio,
preferentemente en combinación con las sales arriba mencionadas. El
pH utilizado en este documento tiene un valor cercano a neutro.
Concretamente en la página 6, líneas 24-26, de este
documento se comenta que el pH inicial varía entre 4 y 8,
preferentemente en el rango 5-7. Dicho pH se
mantiene cercano a neutro (4-10) durante el resto
de la reacción.
El documento WO2007016779 describe un método
para la preparación de un metal (entre los que se incluye el Al)
microporoso para la obtención de H_{2} en su reacción con agua;
para ello se introducen microporos combinando las partículas de
metal con un agente que las deforma para producir una composición
intermedia. Dicho agente se selecciona entre ácido cítrico, hielo,
hielo seco, PVA, residuos orgánicos, polímeros orgánicos de cadena
corta o una sal inorgánica soluble en agua, siendo las preferidas
NaCl o KCl. El valor de pH utilizado en el procedimiento descrito en
este documento varia entre 4 y 10 (ver página 25: "pH and
temperature"). Opcionalmente se pueden emplear aditivos para
mejorar la reacción con agua. El aditivo utilizado optativamente es
una sal de metales del grupo I (alcalinos) o II (alcalinotérreos) de
la tabla periódica, siendo los preferidos K, Li, Na, Ca, Mg (ver
página 26: "additives").
El documento US2007020174 divulga la obtención
de H_{2} poniendo en contacto Al metálico y agua, utilizando
promotores de la reacción y/o precursores de promotores de la
reacción. Los promotores de la reacción son compuestos químicos que
incluyen uno o más hidróxidos de metales seleccionados de los
grupos I (alcalinos) o II (alcalinotérreos) de la tabla periódica:
hidróxido de sodio, hidróxido de potasio, hidróxido de calcio o
mezclas de los mismos. Asimismo los precursores de promotores de la
reacción son compuestos de metales seleccionados de los grupos I
(alcalinos) o II (alcalinotérreos) de la tabla periódica que al
reaccionar con agua generan los promotores de la reacción arriba
indicados. Así, los precursores de promotores de la reacción pueden
ser, por ejemplo: óxido de sodio, óxido de calcio, hidruro de
calcio, hidruro de sodio, hidruro de litio o mezclas de los mismos.
El valor de pH seleccionado para esta reacción es menor de 12,
explicando en el párrafo [0021] el motivo por el cual un valor de pH
superior a este no sería positivo para llevar a cabo el
proceso.
El documento JP2006321701 describe la obtención
de H_{2} poniendo en contacto Al con agua a temperatura ambiente.
La reacción es promovida por el uso de catalizadores y aditivos.
Los aditivos promueven la reacción de Al con el catalizador. El
catalizador preferentemente es mercurio y el aditivo: ácido
cítrico, ácido clorhídrico, ácido sulfúrico u otro agente
ácido.
El documento US2003091503 describe un vehículo,
cuyo motor funciona con H_{2} como combustible, que comprende al
menos un sistema de locomoción impulsado por H_{2} y un operativo
generador de H_{2} que sirva como suministro para el sistema de
locomoción. El generador de H_{2} incluye un reactor
electroquímico útil para generar H_{2} combustible a partir del
agua, electrolitos y material que contenga metales, y un sistema
que suministra dicho combustible. Según se dispone, por ejemplo, en
el párrafo [0034], el catalizador utilizado está basado, al menos,
en uno de los metales u óxidos de metales pertenecientes al grupo
del platino y al grupo de metales de transición. Por otro lado, tal
y como puede comprobarse por ejemplo en el párrafo [0051], el
hidróxido sódico es utilizado en este documento como
electrolito.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la obtención de H_{2} a partir de la reacción
de Al metálico y agua en medio básico, a pH \geq12, estando dicha
reacción catalizada por una sal (o mezcla de sales) de un metal (o
metales).
Por lo tanto la presente invención se diferencia
del documento WO2006072115 en los siguientes aspectos:
- \bullet
- La presente invención no utiliza iniciador.
- \bullet
- En el procedimiento de la presente invención se ajusta el pH a un valor \geq12. En cambio el rango más amplio de valores de pH citado en WO2006072115 es 4-10.
- \bullet
- Las sales utilizadas como catalizador en la presente invención han sido formuladas por la combinación de los cationes y aniones más eficaces que han sido seleccionados en la presente invención de forma particularizada.
La presente invención se diferencia del
documento WO2007016779 en los siguientes aspectos:
- \bullet
- En la presente invención no es necesario que el Al sea microporoso.
- \bullet
- En el procedimiento de la presente invención el pH se ajusta a un valor \geq12. En cambio el rango más amplio de valores de pH citado en WO2006072115 es 4-10.
La presente invención se diferencia del
documento US2007020174 en los siguientes aspectos:
- \bullet
- En el procedimiento de la presente invención se ajusta el pH a un valor \geq12. El valor de pH seleccionado en US2007020174 es menor de 12.
- \bullet
- Los compuestos utilizados en la presente invención como catalizadores no son ni hidróxidos ni óxidos de metales.
La presente invención se diferencia del
documento JP2006321701 en los siguientes aspectos:
- \bullet
- La presente invención no emplea ácidos.
- \bullet
- Ninguna de las sales que actúan como catalizadores en la presente invención es una sal de mercurio.
La presente invención se diferencia del
documento US2003091503 en los siguientes aspectos:
- \bullet
- La presente invención no contempla el uso de electrolitos. El uso que se hace en la presente invención del NaOH es para conferir basicidad (pH \geq12), y el experimento con NaOH sólo actúa como blanco respecto al cual se comparan los resultados de los diferentes catalizadores empleados.
- \bullet
- No se ha localizado en US2003091503 ninguna referencia a la influencia del valor del pH en el procedimiento descrito, siendo el pH alcalino un factor esencial en la presente invención.
El procedimiento de la invención además de
diferenciarse de los documentos localizados en el estado de la
técnica, por los aspectos arriba mencionados, es más efectivo, tal
y como puede verse en las sucesivas tablas mostradas en la
descripción de la presente invención donde se exponen los datos de
velocidad máxima y rendimiento en la producción de H_{2} para
cada una de las sales utilizadas en la presente invención.
Por otro lado, la presente invención demuestra
que la aseveración realizada en varios documentos del estado de la
técnica (como por ejemplo en WO2006072115 y WO2007016779) relativa a
la posibilidad de utilizar como catalizador de la reacción de
obtención de H_{2} cualquier sal o compuesto de metales alcalinos
o alcalinotérreos podría ser demasiado amplia y lejana de la
realidad. En la presente invención queda evidenciado que cada una
de las sales ensayadas tiene un comportamiento diferente,
independiente y no ligado al grupo de la tabla periódica al que
pertenece el metal. Cada sal tiene características
físico-químicas particulares que determinan
finalmente su eficacia como catalizadores. Por lo tanto ha de
hacerse hincapié en que los documentos localizados en el estado de
la técnica, a pesar de definir la sal preferentemente empleada (en
todos los casos diferentes a las empleadas en la presente
invención), aseveran y siembran el prejuicio relativo a que
cualquier sal de metales alcalinos o alcalinotérreos puede ser
eficazmente utilizada como catalizador de la reacción de obtención
de H_{2} a partir de Al metálico y agua. Dicho prejuicio queda
disipado en la presente invención ya que, algunas de las sales
ensayadas, como por ejemplo el CaCl_{2}, presentaron efectos
inhibitorios sobre la reacción de producción de H_{2}.
Estos hechos demuestran que la elección
particularizada de las sales que trabajan como catalizadores de
forma eficaz no es un proceso trivial y requiere un exhaustivo
proceso de cribado, tal y como se ha realizado en la presente
invención. Mediante este proceso de selección, se identificaron los
cationes y los aniones que forman las sales de metales más
efectivas para el procedimiento de la invención y que son diferentes
a las utilizadas en el estado de la técnica previo.
La presente invención proporciona un
procedimiento para la obtención de H_{2} a partir de la reacción
de Al metálico en un medio acuoso básico (pH \geq12) y de al menos
una sal metálica que actúa como catalizador de la reacción. Así, el
problema técnico resuelto por la presente invención se refiere a un
método alternativo, y más efectivo, que los localizados en el estado
de la técnica de obtener H_{2} gas a partir de Al metálico y
agua.
\newpage
La efectividad del procedimiento de la invención
está basada por un lado en el valor de pH utilizado, igual o mayor
que 12 (compárense a tal efecto los resultados obtenidos en los
ejemplos a pH 13 y a pH 12, descritos más adelante) y, por otro
lado, en el tipo de sales específicamente seleccionadas en la
presente invención tras el cribado de los aniones y cationes que
actúan como catalizadores de la presente reacción de producción de
H_{2}.
Por lo tanto, en la presente invención se llevó
a cabo la obtención de H_{2} a partir de la reacción de Al
metálico y agua en medio básico (pH \geq12), estando dicha
reacción catalizada por sales formadas a partir de cationes
seleccionados entre: Fe^{2+}, Fe^{3+}, Mg^{2+}, Ag^{2+},
Na^{+}, Co^{2+}, Cu^{2+}, Zn^{2+} o NH_{4}^{+} con
aniones seleccionados entre: F^{-}, SO_{4}^{2-},
PO_{4}^{3-}, ClO_{4}^{-}, Cl^{-} o CO_{3}^{2-}.
Ejemplos de estas sales pueden verse en las Tablas 1, 2, 3 y 5 de
la presente invención.
Es conveniente aclarar que el uso que se lleva a
cabo en la presente invención del NaOH no es como catalizador, sino
que se emplea para conferir basicidad al medio de la reacción. Este
hecho queda demostrado en las Figuras 2-5 de la
presente invención donde puede verse que el blanco, respecto al
cual se comparan los resultados de los diferentes catalizadores
empleados, comprende hidróxido de sodio. En relación a este hecho
es importante destacar que ninguno de los compuestos utilizados como
catalizadores en la presente invención son hidróxidos u óxidos de
metales.
El catalizador de la reacción entre el Al
metálico y el agua puede estar formado por una única sal metálica o
por una mezcla de sales metálicas que llevan a cabo un efecto
sinérgico haciendo que la reacción de producción de H_{2} sea más
efectiva que cuando las sales actúan como catalizadores de forma
independiente. Sorprendentemente, en la presente invención se
evidenció que mediante la utilización como catalizador de mezclas
de sales comprendidas en las Tablas 1, 2, 3 y 5 se conseguía un
efecto sinérgico que desemboca en un valor de velocidad máxima
(ml/min) de producción de H_{2} por encima (incluso en ocasiones
el doble) del valor de velocidad máxima de producción de H_{2}
conseguido cuando las sales se utilizaban como catalizadores de
forma independiente. Ejemplos de estas sales pueden verse en la
Tabla 4.
Cuando el catalizador está formado por una única
sal metálica, ésta es una sal formada a partir de cationes
seleccionados entre: Fe^{2+}, Fe^{3+}, Mg^{2+}, Ag^{2+},
Na^{+}, Co^{2+}, Cu^{2+}, Zn^{2+} o NH_{4}^{+} con
aniones seleccionados entre: F^{-}, SO_{4}^{2-},
PO_{4}^{3-}, ClO_{4}^{-}, Cl^{-} o CO_{3}^{2-}.
Ejemplos de estas sales pueden verse en las Tablas 1, 2, 3 y 5.
Cuando el catalizador está formado por una
mezcla de sales, dicha mezcla está formada por al menos dos sales
de las presentes en las Tablas 1, 2, 3 y 5. Ejemplos de estas
mezclas de sales pueden verse en la Tabla 4.
En el procedimiento de la invención ilustrado en
las figuras 2-5, el NaOH actúa como blanco frente
al que se compara el resultado obtenido tras la utilización como
catalizador de las sales citadas en cada figura. En cada una de las
figuras 3-5 se procedió a la realización de varios
experimentos consecutivos, donde se añadieron de forma secuencial
cantidades fijas de 1,0 g de Al sobre el mismo medio acuoso básico
con catalizador objeto de estudio.
Figura 1. Esquema del montaje experimental.
- 1.
- Reactor.
- 2.
- Baño termostático.
- 3.
- Termómetro.
- 4.
- Entrada de reactivos.
- 5.
- Tubo de silicona.
- 6.
- Vaso lleno de agua a temperatura ambiente.
- 7.
- Bureta invertida llena de agua.
Figura 2. Se muestran varias curvas típicas
(volumen H_{2} vs tiempo) de producción de H_{2} a
partir de 0,2 g de Al en medio acuoso con NaOH 0,1 M y distintas
sales metálicas que actúan como catalizadores de la reacción. La
producción de H_{2} tuvo lugar rápidamente al inicio de la
reacción pero se desacelera a medida que el Al se consume, siendo
la curva del blanco la que muestra la menor producción de
hidrógeno. Las velocidades máximas se calcularon a partir de la
pendiente obtenida en la recta de regresión de los puntos iniciales
de las distintas curvas de producción de hidrógeno.
Figura 3. Curvas de producción de hidrógeno para
experimentos consecutivos empleando
Fe_{2}(SO_{4})_{3} como catalizador en el medio
acuoso.
Figura 4. Curvas de producción de hidrógeno para
experimentos consecutivos empleando MgCl_{2} como catalizador en
el medio acuoso.
Figura 5. Curvas de producción de hidrógeno para
experimentos consecutivos empleando NaF como catalizador en el
medio acuoso.
Figura 6. La figura muestra la autosuficiencia
térmica del proceso de la invención. Se puede observar como a
partir del minuto 40 la temperatura aumenta hasta 75ºC, obteniendo
una velocidad de producción de hidrógeno de 100 ml/min hasta
alcanzar el 100% sin necesidad de calentar externamente el
reactor.
Tal y como se ha comentado anteriormente, la
presente invención proporciona un procedimiento alternativo,
rentable y eficiente para la obtención de H_{2} gas. Para ello se
combinó Al metálico en medio acuoso (el Al y el agua son los
reactivos de la reacción de producción de H_{2}). El medio acuoso
comprende NaOH en una concentración adecuada para ajustar el pH de
la reacción a un valor \geq12 y una sal metálica, o una mezcla de
dichas sales, que actúa como catalizador de la reacción entre el Al
metálico y el agua.
En los ejemplos se demuestra la efectividad de
las sales utilizadas en la invención como catalizadores de la
producción de H_{2} provocando aumentos significativos de la
velocidad y/o el rendimiento de producción de hidrógeno. Estos
efectos se puede observar comparando las velocidades máximas
respecto la velocidad máxima del experimento sin catalizadores
(blanco) y también se puede observar comparando los tiempos a los
cuales se alcanza el 50% de rendimiento de la reacción.
La combinación de todos éstos reactivos permitió
la obtención de H_{2} con elevadas velocidades de producción y
rendimientos del 100% en la mayoría de los experimentos
realizados. Paralelamente, también se obtuvo hidróxido de aluminio
como subproducto de la reacción.
Para cuantificar la velocidad y el rendimiento
de producción de H_{2} se utilizó el montaje experimental
representado esquemáticamente en la Figura 1. Los reactivos se
añadieron a un reactor de vidrio Pyrex de 100 ml que contenía 75 ml
del medio acuoso de trabajo. El reactor se calentaba en un baño de
agua termostatizado para mantener una temperatura constante de
75ºC. Las reacciones de producción de H_{2} empezaban en el
momento que el Al sólido entró en contacto con el medio acuoso que
comprendía NaOH y una sal metálica, o una mezcla de dichas sales,
que actuó como catalizador de la reacción. Las sales podían
encontrarse en disolución o formando una suspensión en el medio
acuoso. Dicho medio acuoso se ajustó a pH \geq12 antes de empezar
los experimentos, para favorecer la corrosión del Al. Una vez
iniciada la corrosión del Al, el hidrógeno producido salió del
reactor a través de un tubo de silicona de 40 cm de longitud y 8 mm
de diámetro interno, pasó a través de un baño de agua a temperatura
ambiente para condensar el vapor de agua presente en el gas emanado,
y finalmente se recogió en una bureta invertida para medir el
volumen de H_{2} resultante.
Según el tipo de experimento, se emplearon
distintas cantidades de Al en polvo. En los experimentos realizados
con el fin de evaluar el efecto sobre la producción de H_{2} de
los distintos aditivos químicos considerados, se emplearon 0.2 g de
aluminio en polvo (<44 \mum diámetro, pureza 99.7%). Por otro
lado, se realizaron adiciones sucesivas de 1.0 g del mismo aluminio
en polvo en todos los experimentos consecutivos realizados para
estudiar la eficiencia del
proceso.
proceso.
A partir de los resultados mostrados en las
Tabla 1 y 2 se puede concluir que la presencia de cationes como
Fe^{2+}, Fe^{3+}, Mg^{2+}, Ag^{2+}, Na^{+}, Co^{2+},
Cu^{2+}, Zn^{2+} o NH_{4}^{+} puede provocar aumentos
significativos de la velocidad de corrosión del aluminio y,
consiguientemente, de la velocidad de producción de H_{2}. Estos
efectos se pueden observar comparando los valores de las
velocidades máximas en presencia de las diferentes sales metálicas
respecto la velocidad máxima del experimento sin sales (blanco).
Además, dicho efecto se puede observar comparando los tiempos a los
cuales se alcanza el 50% de rendimiento de la reacción.
Para el caso concreto del Fe^{3+}, se
demuestra el efecto de dicho catión mediante la comparación de los
experimentos donde se añade FeCl_{3} o NaCl, obteniendo
velocidades máximas de 284 ml H_{2}/min y 226 ml H_{2}/min
respectivamente (ver tablas 1 y 2). Comparando los experimentos
Na_{2}SO_{4} respecto Fe_{2}(SO_{4})_{3}
también se puede observar que la presencia del catión Fe^{3+}
y/o del anión sulfato provocan un aumento significativo de la
velocidad de corrosión del aluminio y, consiguientemente, de la
velocidad de producción de H_{2}. Este efecto positivo sobre la
producción de H_{2} se puede observar comparando las velocidades
máximas de ambos experimentos respecto al blanco y también se puede
observar comparando los tiempos a los cuales se alcanza el 50% de
rendimiento de la reacción. En todos los casos donde se emplea
Fe^{3+} como promotor de la reacción, el rendimiento alcanzado es
del 100%. En cambio, en los casos del Fe^{2+} o Ag^{+}, no se
puede descartar un efecto sinérgico del anión SO_{4}^{2-},
puesto que en la mayoría de los experimentos donde se emplean sales
con sulfato (exceptuando CuSO_{4} y ZnSO_{4}) las velocidades
máximas de producción de H_{2} mejoran los resultados obtenidos
empleando NaOH 0,1M sin añadir ninguna sal.
\global\parskip0.900000\baselineskip
Sin embargo, a partir de los resultados
experimentales que se muestran en la Tabla 1 también se observa que
los cationes como Ni^{2+}, Pb^{2+} o Ca^{2+} pueden actuar
como inhibidores del proceso de producción de H_{2}. Este hecho
confirma la importancia de la elección particularizada del anión y
el catión que finalmente formará la sal que actúa como
catalizador.
Comparando los resultados experimentales
obtenidos para MgCl_{2} y CaCl_{2}, y ambos con el blanco, (ver
Tabla 1), se puede afirmar que la presencia del catión Mg^{2+}
provoca un aumento significativo de la velocidad de corrosión del
aluminio y, consiguientemente, de la velocidad de producción de
H_{2}. La comparación de las velocidades máximas de producción de
H_{2} entre estos tres experimentos muestra claramente que el uso
del catión Ca^{2+} inhibe la producción de H_{2}, obteniendo una
velocidad máxima incluso inferior a la del blanco.
A partir de los datos experimentales expuestos
en la Tabla 2 se puede enunciar que la presencia de aniones como
F^{-}, SO_{4}^{2-} PO_{4}^{3-}, ClO_{4}^{-}, Cl^{-}
o CO_{3}^{2-} provoca incrementos significativos de la
velocidad de producción de H_{2}. Igual que en el caso anterior,
estos efectos se pueden observar comparando la velocidad máxima del
experimento sin aditivos (blanco) respecto las velocidades máximas
obtenidas utilizando aniones en el medio acuoso y también se puede
observar comparando los tiempos a los cuales se alcanza el 50% de
rendimiento de la reacción de producción de H_{2}.
Para el caso concreto del anión F^{-}, una
comparación de los experimentos empleando NaCl y NaF, y ambos con
el blanco, (ver Tabla 2) demuestra que la presencia del anión
F^{-} en la solución de trabajo provoca un aumento significativo
de la velocidad de corrosión del aluminio y su efecto positivo
sobre la producción de H_{2} es muy superior al experimento en
presencia de Cl^{-}. Sin embargo, una comparación de los
resultados obtenidos con NaBr y con el blanco (ver Tabla 2)
demuestra que el uso del anión Br^{-} inhibe la producción de
H_{2}. Así pues, se puede concluir que cada haluro presenta un
efecto diferente sobre la producción de H_{2} debido a sus
diferentes propiedades físico-químicas.
En la presente invención además se demuestra la
eficiencia del procedimiento de la invención en etapas consecutivas
de producción de H_{2}. En la Tabla 3 se muestran los resultados
experimentales obtenidos en una serie de experimentos realizada con
el objetivo de evaluar la eficiencia del proceso empleando
catalizadores durante experimentos consecutivos de producción de
H_{2}.
Tal como se puede apreciar en la Tabla 3, y en
las Figuras 3, 4 y 5, la eficiencia del proceso en presencia de
catalizadores se mantiene durante las etapas consecutivas de
producción de H_{2}, mejorando en todos los casos la velocidad de
producción de H_{2} alcanzada en el experimento en ausencia de
catalizadores (blanco NaOH 0,1M). También cabe destacar los bajos
tiempos a los que se alcanza el 100% del rendimiento de la reacción
de producción de H_{2}, si se comparan con el tiempo final que
requirió el
\hbox{blanco para alcanzar un rendimiento del
100%, de más de 8 horas y media.}
Por otro lado el proceso de la presente
invención se demostró autotérmico, lo que permite prescindir del
calentamiento exterior del reactor donde se lleva a cabo la
reacción de producción de H_{2}, obteniendo rendimientos del 100%.
Concretamente, se añadieron al reactor 1,000 g Al, 0,457 g NaOH y
0577 g Fe_{2}(SO_{4})_{3}\cdot9H_{2}O y a
continuación se añadió agua a 25ºC a una velocidad de 3 ml/min (1
gota/segundo aproximadamente), durante 1,5 min, utilizando un
embudo de presión compensada acoplado al reactor. Este
procedimiento experimental permitió obtener una solución inicial de
NaOH de concentración muy elevada que en contacto con el aluminio
provoca el inició de la reacción exotérmica de producción de
hidrógeno, calentando la solución contenida en el reactor. Mediante
la variación del flujo de agua añadida al reactor es posible
regular la temperatura de reacción, evitando que la solución de
trabajo supere los 100ºC. En la figura 6 se puede observar como a
partir del minuto 40 la temperatura aumenta hasta 75ºC, obteniendo
una velocidad de producción de hidrógeno
\hbox{de 100 ml/min
hasta alcanzar el 100% sin necesidad de calentar externamente el
reactor.}
Además, en la presente invención se evidenció
que la combinación de sales de metales de las Tablas 1 y 2 daba
lugar a un efecto catalítico sinérgico, mayor al efecto conseguido
cuando las sales se utilizaban como catalizadores pero de forma
independiente.
A partir de los resultados mostrados en la Tabla
4 se puede concluir que la presencia combinada del catión Fe^{3+}
y de los aniones sulfato y fosfato provocan un aumento muy
importante de la velocidad de corrosión del aluminio y,
consiguientemente, de la velocidad de producción de hidrógeno. Este
efecto positivo inesperado consigue duplicar las velocidades
máximas obtenidas en los experimentos realizados con las sales de
Fe_{2}(SO_{4})_{3} y Na_{3}PO_{4} por
separado (ver Tablas 1 y 2).
Aunque en una cuantía menor, los resultados
obtenidos mediante la combinación de Fe^{3+} y de los aniones
sulfato y perclorato también mejora los resultados obtenidos en
experimentos empleando las distintas sales por separado.
Los ejemplos que se exponen a continuación
tienen el objetivo de ilustrar la invención sin limitar el alcance
de la misma.
\global\parskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
El pH de la reacción fue ajustado a un valor de
13,0 mediante la adición de NaOH, las concentraciones de las sales
fueron de 10^{-2} M (excepto el ZnSO_{4}, que fue 0,1 M), la
temperatura fue de 75ºC y se añadieron 0.2 g Al en polvo en el
reactor. Los resultados obtenidos se observan en la Tabla 1. Los
efectos catalíticos de MgCl_{2} y
Fe_{2}(SO_{4})_{3} se muestran en la Figura
2.
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Ejemplo
2
El pH de la reacción fue ajustado a un valor de
13,0 mediante la adición de NaOH, las concentraciones de las sales
fueron de 10^{-2} M, la temperatura fue de 75ºC y se añadieron
0,2 g Al en polvo en el reactor. Los resultados obtenidos se
observan en la Tabla 2. El efecto catalítico de NaF se muestra en
la Figura 2.
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Ejemplo
3
La primera etapa de todos los experimentos se
realizó ajustando el pH a una valor de 13,0 mediante NaOH. Todas
las concentraciones de sales fueron 10^{-2} M. La temperatura fue
de 75ºC y se añadió 1.0 g Al en polvo en el reactor para cada una
de las etapas realizadas. Los resultados se observan en la Tabla 3
y en las figuras 3, 4 y 5.
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Ejemplo
4
Todos los experimentos se realizaron ajustando
el pH a un valor de 13,0 mediante NaOH. Todas las concentraciones
de sales fueron 10^{-2} M. La temperatura fue de 75ºC y se
añadieron 0,2 g de Al en polvo en el reactor. Los resultados se
observan en la Tabla 4.
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Ejemplo
5
En este ejemplo los experimentos se realizaron
ajustando el pH a 12,0 mediante NaOH. Todas las concentraciones de
sales fueron 10^{-2} M. La temperatura fue de 75ºC y se añadieron
0,2 g Al en polvo en el reactor. Los resultados se observan en la
Tabla 5.
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Claims (10)
1. Método para la obtención de hidrógeno gas
poniendo en contacto aluminio metálico, agua y al menos una sal
catalítica, caracterizado porque el medio de la reacción es
ajustado a pH \geq12.
2. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador utilizado es una sal
metálica formada a partir de cationes seleccionados entre:
Fe^{2+}, Fe^{3+}, Mg^{2+}, Ag^{2+}, Na^{+}, Co^{2+},
Cu^{2+}, Zn^{2+} o NH_{4}^{+}.
3. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador utilizado es una sal
metálica formada a partir de aniones seleccionados entre: F^{-},
SO_{4}^{2-}, PO_{4}^{3-}, ClO_{4}^{-}, Cl^{-} o
CO_{3}^{2-}.
4. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador utilizado es una sal
seleccionada entre: MgCl_{2},
Fe(NH_{4})(SO_{4})_{2},
Fe_{2}(SO_{4})_{3}, FeCl_{3},
(NH_{4})_{2}Fe(SO_{4})_{2},
Ag_{2}SO_{4}, Co(NO_{3})_{2}, K_{2}CO_{3},
CuSO_{4}, ZnSO_{4}, NaF, Na_{2}SO_{4}, Na_{3}PO_{4} o
NaClO_{4}.
5. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador utilizado está formado
por una mezcla de al menos dos sales formadas a partir de la
combinación de cationes seleccionados entre: Fe^{2+}, Fe^{3+},
Mg^{2+}, Ag^{2+}, Na^{+}, Co^{2+}, Cu^{2+}, Zn^{2+} o
NH_{4}^{+} con aniones seleccionados entre: F^{-},
SO_{4}^{2-}, PO_{4}^{3-}, ClO_{4}^{-}, Cl^{-} o
CO_{3}^{-}.
6. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el catalizador está formado por una
mezcla de sales seleccionadas entre:
FeNH_{4}(SO_{4})_{2} + NaClO_{4} o
Fe_{2}(SO_{4})_{3} + Na_{3}PO_{4}.
7. Método, según la reivindicación 1,
caracterizado porque la reacción de obtención de hidrógeno
es autotérmica y puede iniciarse sin un aporte externo de
calor.
8. Catalizador que comprende una mezcla de al
menos dos sales seleccionadas entre: MgCl_{2},
Fe(NH_{4})(SO_{4})_{2},
Fe_{2}(SO_{4})_{3}, FeCl_{3},
(NH_{4})_{2}Fe(SO_{4})_{2},
Ag_{2}SO_{4}, Co(NO_{3})_{2},
K_{2}CO_{3}, CuSO_{4}, ZnSO_{4}, NaF, Na_{2}SO_{4},
Na_{3}PO_{4} o NaClO_{4}.
9. Catalizador, según la reivindicación 9,
caracterizado porque la mezcla de sales se selecciona entre:
FeNH_{4}(SO_{4})_{2} + NaClO_{4} o
Fe_{2}(SO_{4})_{3} + Na_{3}PO_{4}.
10. Uso del catalizador de las reivindicaciones
4, 8 y/o 9 para la obtención de hidrógeno gas a partir de aluminio
metálico y agua en un medio de reacción a pH \geq12.
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|---|---|---|---|
| ES200803470A ES2321793B1 (es) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Procedimiento para la obtencion de hidrogeno. |
| PCT/ES2009/000555 WO2010063858A1 (es) | 2008-12-03 | 2009-12-02 | Procedimiento para la obtención de hidrógeno |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803470A ES2321793B1 (es) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Procedimiento para la obtencion de hidrogeno. |
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| ES2321793A1 ES2321793A1 (es) | 2009-06-10 |
| ES2321793B1 true ES2321793B1 (es) | 2010-07-16 |
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ID=41050604
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200803470A Active ES2321793B1 (es) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Procedimiento para la obtencion de hidrogeno. |
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| US20050232837A1 (en) * | 2004-04-09 | 2005-10-20 | Tomasz Troczynski | Compositions and methods for generating hydrogen from water |
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| EP1829820A1 (en) * | 2006-02-16 | 2007-09-05 | Sociedad española de carburos metalicos, S.A. | Method for obtaining hydrogen |
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2008
- 2008-12-03 ES ES200803470A patent/ES2321793B1/es active Active
-
2009
- 2009-12-02 WO PCT/ES2009/000555 patent/WO2010063858A1/es active Application Filing
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SOLER et al. Synergistic hydrogen generation from aluminum, aluminum alloys and sodium borohydride in aqueous solutions. International Journal of Hydrogen Energy,2007, Vol. 32, páginas 4702-4710. * |
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|---|---|
| WO2010063858A1 (es) | 2010-06-10 |
| ES2321793A1 (es) | 2009-06-10 |
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