Resumen
Esta tesis está centrada en la combinacio'n de diferentes tecnologi'as para mejorar las tecnologi'as emergentes de captura y almacenamiento de carbono (CSS) y la revalorizacio'n del CO2 capturado. La principal tecnologi'a estudiada en esta tesis fueron las membranas de transporte de oxi'geno (OTMs), las cuales pueden producir oxi'geno puro de forma ma's flexible que las actuales tecnologi'as de produccio'n de oxi'geno, como la destilacio'n crioge'nica de aire. La produccio'n de oxi'geno puro es crucial para desarrollar reactores de oxicombustio'n que podri'an ser ma's eficientes para la captura de CO2 que los reactores actuales de combustio'n con aire. Los estudios sobre OTMs se dividieron en dos temas principales: membranas de bifa'sicas estables en CO2 y membranas basadas en BSCF (Ba1-xSrxCo1-yFeyO3-¿). Por otro lado, para la revalorizacio'n del CO2 capturado, se estudio' la tecnologi'a de looping qui'mico basada en catalizador de o'xido de cerio, que aprovecha las propiedades redox del catalizador a diferentes pO2 y altas temperaturas (entre 700- 1400 ¿C).
En general, las principales etapas limitantes en OTMs son la transferencia de oxi'geno a trave's de la membrana y las reacciones superficiales. Por eso, una mejora en las propiedades de la capa catali'tica podri'a mejorar la permeacio'n total de oxi'geno. El primer estudio sobre membranas bifa'sicas se centro' el estudio de capas catali'ticas con distintas proporciones de ambas fases. Para este estudio, se selecciono' el NFO-CTO (NiFe2O4/Ce0.8Tb0.2O2-¿) como composite. Este material ya ha sido estudiado en nuestro laboratorio, y mostro' una gran estabilidad en atmosferas de CO2, pero con baja permeacio'n de O2 en comparacio'n con otros composites. Este estudio mostro' resultados interesantes, y se combino' con medidas de espectroscopia de impedancia electroqui'mica (EIS), utilizadas habitualmente para estudiar electrodos para pilas de combustible de o'xido so'lido (SOFC) y pilas de electro'lisis de o'xido so'lido (SOEC). El segundo estudio sobre composites para OTMs se centro' en el aumento de la permeacio'n de oxi'geno con composites basados en espinela-fluorita. En este caso, el transporte de oxi'geno esta' controlado, adema's de por la temperatura y el gradiente de pO2, por la conductividad ambipolar, en la que intervienen las conductividades ele'ctrica e io'nica. Asi', se cambio' la fase de NFO por la fase de CMO (Co2MnO4) que tiene mayor conductividad total que el NFO. El composite resultante (CMO-CTO) ha mostrado un mayor rendimiento que el material predecesor NFO-CTO.
Como se ha mencionado anteriormente, el otro estudio sobre OTM se realizo' con membranas basadas en BSCF. En este estudio, la membrana capilar BSCF fue electrificada para aumentar la temperatura de la membrana por efecto Joule y como consecuencia un aumento en la permeacio'n de oxi'geno. Adema's, se estudio' este efecto bajo deshidrogenacio'n oxidativa de etano, obtenie'ndose una mejora importante para las membranas BSCF electrificadas en comparacio'n con las membranas BSCF no electrificadas. Estos estudios abren las puertas al uso de ellas con reactores a ma's baja temperatura.
El u'ltimo estudio se centra en la revalorizacio'n del CO2 mediante el reformado de metano por ciclos qui'micos. Los ciclos qui'micos esta'n basados en las propiedades redox del catalizador y las dos etapas de reduccio'n y oxidacio'n del catalizador. La reduccio'n del catalizador es realizada mediante temperatura y en condiciones inertes o con corrientes reductoras como por ejemplo en metano. Los estudios se centran en la reduccio'n a trave's de metano que trabaja a temperaturas ma's bajas que para corrientes inertes y, adema's, proporciona corrientes de syngas (mezcla de CO y H2) en la etapa de reduccio'n del catalizador, que mejora la eficiencia global del proceso. La revalorizacio'n del CO2 se realizaba en la etapa de oxidacio'n del catalizador. La oxidacio'n de estos catalizadores podri'a formarse con flujos de H2O y/o
