Caracterización de membranas de base paladio para separación de hidrógeno

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En el Departamento Fisicoquímica de Materiales (FQM) del Centro Atómico Bariloche (CAB), se lleva adelante un programa sostenido de desarrollo de dispositivos para purificación y separación de hidrógeno de mezclas de gases a nivel industrial y de laboratorio. Para ello se estudian tanto materiale...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Báez Miranda, Lucas A.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2018
Materias:
Ciencia de los materiales
Hydrogen
Hidrógeno
Membranes
Membranas
Palladium
Paladio
Chemistry
Química
Control
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/738/1/1B%C3%A1ez_Miranda.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description En el Departamento Fisicoquímica de Materiales (FQM) del Centro Atómico Bariloche (CAB), se lleva adelante un programa sostenido de desarrollo de dispositivos para purificación y separación de hidrógeno de mezclas de gases a nivel industrial y de laboratorio. Para ello se estudian tanto materiales formadores de hidruro como membranas de películas que contienen Pd. Este trabajo se asocia a la segunda solución: las membranas. Las membranas basadas en Pd (memPd) que son utilizadas en FQM provienen de diferentes proveedores, tanto comerciales como de centros de investigación que las desarrollan para mejorar sus propiedades. En particular, actualmente existen colaboraciones para desarrollo y aplicación de memPd con el Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica (INCAPE, Santa Fe, Argentina) y Tecnalia (Donostia, España). MemPd provenientes de estos centros y las adquiridas (Hy9, REB) necesitan ser caracterizadas para evaluar su potencial aplicación, condiciones bajo las cuales pueden ser útiles o el dimensionamiento necesario para resolver un dado problema. Dada una memPd, su estudio consiste en determinar el flujo de hidrógeno puro que puede permear en función de las presiones a cada lado de la misma, la temperatura de operación, el flujo de circulación (retenido) y la composición del gas. FQM, INCAPE y Tecnalia están interesados en tener una técnica de caracterización automática que permita el estudio de memPd realizando el menor gasto de tiempo y dinero en ello. Por eso, en este trabajo estudiamos diferentes métodos para realizar la caracterización completa, sugiriendo los dispositivos a utilizar para ello. Así, se sugirieron 5 posibles equipos, de los cuales se eligió uno que permite el muestreo del flujo de permeación ante la variación de todas las condiciones de presiones, flujo retenido, temperatura y composiciones. Esta elección fue convalidada por INCAPE y Tecnalia. Se implementó una versión simplificada del equipo experimental sugerido con el que se realizó una caracterización parcial de una memPd de Tecnalia. Se diseñó un programa de medición y control automático sólo a los fines de la prueba, obteniéndose resultados muy satisfactorios en relación a la posibilidad de aplicación de la técnica. El desconocimiento preciso de la operación de la memPd (condiciones de activación para su repetibilidad) produjo resultados que dependían del ciclo de caracterización, pero que claramente no correspondían a defectos de la técnica desarrollada. Se destaca la identificación, prueba y obtención de datos utilizando un método alternativo que, con una escasa modificación del arreglo experimental, facilita la obtención de una mayor cantidad de datos con menor consumo de gas. Su aplicación sólo requiere una verificación previa de comportamiento utilizando el método antes descrito.
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En particular, actualmente existen colaboraciones para desarrollo y aplicación de memPd con el Instituto de Investigaciones en Catálisis y Petroquímica (INCAPE, Santa Fe, Argentina) y Tecnalia (Donostia, España). MemPd provenientes de estos centros y las adquiridas (Hy9, REB) necesitan ser caracterizadas para evaluar su potencial aplicación, condiciones bajo las cuales pueden ser útiles o el dimensionamiento necesario para resolver un dado problema. Dada una memPd, su estudio consiste en determinar el flujo de hidrógeno puro que puede permear en función de las presiones a cada lado de la misma, la temperatura de operación, el flujo de circulación (retenido) y la composición del gas. FQM, INCAPE y Tecnalia están interesados en tener una técnica de caracterización automática que permita el estudio de memPd realizando el menor gasto de tiempo y dinero en ello. Por eso, en este trabajo estudiamos diferentes métodos para realizar la caracterización completa, sugiriendo los dispositivos a utilizar para ello. Así, se sugirieron 5 posibles equipos, de los cuales se eligió uno que permite el muestreo del flujo de permeación ante la variación de todas las condiciones de presiones, flujo retenido, temperatura y composiciones. Esta elección fue convalidada por INCAPE y Tecnalia. Se implementó una versión simplificada del equipo experimental sugerido con el que se realizó una caracterización parcial de una memPd de Tecnalia. Se diseñó un programa de medición y control automático sólo a los fines de la prueba, obteniéndose resultados muy satisfactorios en relación a la posibilidad de aplicación de la técnica. El desconocimiento preciso de la operación de la memPd (condiciones de activación para su repetibilidad) produjo resultados que dependían del ciclo de caracterización, pero que claramente no correspondían a defectos de la técnica desarrollada. Se destaca la identificación, prueba y obtención de datos utilizando un método alternativo que, con una escasa modificación del arreglo experimental, facilita la obtención de una mayor cantidad de datos con menor consumo de gas. Su aplicación sólo requiere una verificación previa de comportamiento utilizando el método antes descrito. In the Physics and Chemistry of Materials Department (FQM) at Bariloche Atomic Centre we are developing processes for purifying, capturing and/or separating hydrogen from a gas mixture to solve laboratory or industrial needing. We are studying hydride forming materials and Pd-based membranes (memPd) for that. This work is associated with the use of the last. At FQM we study and use MemPd prepared by different providers: commercial (Hy9 and REB) or from other laboratories which we work in collaboration (INCAPE, Santa Fe, Argentina and TECNALIA, Donostia, Spain). We need to characterize them prior to use, to evaluate their potential application to solve a given problem. This process involve determination of the pure hydrogen flow produced as a function of pressures at both sides of the membrane, memPd temperature, retentate flow and gas composition. FQM, INCAPE and TECNALIA are very interested in designing an automatic characterization procedure to get this behaviour saving time and money. In this work we analyse different methods to get a complete memPd characterization, selecting the components we will need to build the equipment. We identify 5 possible solutions, selecting one of them. The choosen system was approved by the other two laboratories. A simplify version of the final equipment was built, with its control and measurement software. A memPd from TECNALIA was characterized. An original characterization procedure, based in a continuous variation of the feeding pressure, can be performed with negligible changes on the former experimental set up. We propose it in this work, analyse the conditions for its implementation and show results of measurements made with this technique. 2018-07-27 Tesis NonPeerReviewed application/pdf http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/738/1/1B%C3%A1ez_Miranda.pdf es Báez Miranda, Lucas A. (2018) Caracterización de membranas de base paladio para separación de hidrógeno / Characterization of palladium-based membranes for hydrogen separation. Proyecto Integrador Ingeniería Mecánica, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro. http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/738/

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