Resumen El uso de combustibles fósiles como fuente de energía causa un enorme impacto sobre el planeta, incluyendo el bienestar humano y el medioambiente, además, el incremento del coste del petróleo y la dependencia energética del mismo aceleran el interés en modificar y diversificar las fuentes de energía. Para ocuparse de este problema muchos grupos científicos están investigando los medios de mejorar la producción de energía con un nivel mínimo de efluentes tóxicos. En los últimos años ha aparecido extensa literatura que se ocupa de las diversas opciones existentes como fuentes de energía más limpias, sus ventajas, desventajas y los aspectos económicos. Entre las distintas alternativas propuestas hay una manifestación común: a largo plazo, el hidrógeno parece ser el combustible más conveniente porque tiene las ventajas de que su combustión es limpia, permitiendo la generación de cualquier fuente imaginable de energía y en un cierto plazo también de almacenaje. Sin embargo, hay que indicar que el hidrógeno no es una fuente de energía sino un portador de energía. Durante su combustión los únicos productos son calor y agua. Es pues un combustible no contaminante y eficiente para cubrir las demandas energéticas crecientes actuales. Las pilas de combustible son dispositivos electroquímicos que convierten la energía química directamente en energía eléctrica con gran eficiencia. El desarrollo de una “economía basada en el hidrógeno” implica su uso como combustible y el empleo de las pilas electroquímicas como dispositivos de transformación de energía, siendo ésta una manera revolucionaría de producir y usar la energía. Aunque el hidrógeno es abundante en la tierra como elemento, se combina fácilmente con otros elementos, principalmente carbono y/u oxígeno, y se encuentra casi siempre como parte de alguna otra sustancia tal como agua, hidrocarburos o alcoholes. También se encuentra en la biomasa, que incluye todas las plantas y animales. Por tanto, las ventajas de usar hidrógeno como combustible dependerán de la materia prima a partir de la cual se obtiene y de la tecnología empleada para su producción. Idealmente, un sistema de energía limpio tendrá que utilizar fuentes de energía primaria renovables para alcanzar las metas como sistema de energía sostenible. Esto requerirá un coste significativo y mejoras en las tecnologías de producción, conversión, almacenamiento, transporte, distribución y uso final. La transición a una "economía completamente desarrollada basada en hidrógeno" necesitará muchos cambios estructurales, que deberán irse introduciendo a lo largo de décadas. A corto y medio plazo, la producción de hidrógeno a partir de hidrocarburos parece ser la mejor opción para lograr una transición gradual hacia una economía basada en el hidrógeno, dado que podemos aprovechar la infraestructura existente. El reformado catalítico de hidrocarburos con vapor de agua es una de las tecnologías más utilizadas para la obtención de hidrógeno a partir de hidrocarburos. Otras técnicas de producción hidrógeno son oxidación parcial y reformado autotérmico. El reformado de hidrocarburos con vapor de agua es el proceso que produce mayor concentración de hidrógeno en el producto y menores emisiones de CO2 por mol de hidrógeno producido. Actualmente, el reformado de gas natural con vapor de agua es la tecnología más utilizada, y también la más desarrollada, para producir hidrógeno. Las fracciones de la nafta con un punto de ebullición menor de 220ºC también se consideran como materia prima interesante. Sin embargo, los catalizadores basados en níquel, que son los que se emplean en los procesos de reformado de hidrocarburos con vapor de agua, sufren desactivación por formación de coque, este problema es más serio cuanto mayor sea el peso molecular del hidrocarburo a reformar. Aunque se ha demostrado que los metales preciosos, tales como paladio, platino, rodio o rutenio, son activos y estables durante el proceso de reformado con vapor de hidrocarburos, su coste elevado sigue siendo la limitación más importante para su empleo. Por lo tanto, el menor coste y el funcionamiento probado a largo plazo de catalizadores basados en níquel, justifica los esfuerzos realizados en optimizar estos catalizadores para aplicaciones más exigentes en procesos de reformado de hidrocarburos con vapor. El reformado con vapor convierte una corriente de hidrocarburos líquidos en una mezcla gaseosa formada por CO2, CO, CH4 e H2. La composición del producto de la reacción queda limitada por el equilibrio termodinámico que se establece entre las especies gaseosas según las condiciones de operación a las que tiene lugar el proceso (presión, temperatura, relación agua/carbono y velocidad espacial). Así, para la obtención de una corriente de gas rica en hidrógeno conviene trabajar a baja presión, alta temperatura y con una relación agua/carbono elevada, con el fin de desplazar al máximo los equilibrios termodinámicos que determinan la composición del gas hacia la formación de hidrógeno. A las severas condiciones de operación a las que tiene lugar el proceso, además de la formación de carbono, otros mecanismos de desactivación que tienen como consecuencia la pérdida de área superficial activa son el sinterizado, que conlleva la coalescencia de las partícula de níquel, la oxidación del níquel metálico o la reacción del mismo con el soporte formando compuestos difícilmente reducibles (p.e. NiAl2O4). Estos mecanismos de desactivación también van a depender de las características del catalizador. Los esfuerzos actuales de investigación se centran en desarrollar el catalizador para mejorar la actividad, selectividad y estabilidad en un rango amplio de condiciones de operación. Los óxidos mixtos obtenidos por la descomposición térmica de hidróxidos dobles laminares ofrecen la oportunidad de controlar la naturaleza de los centros activos y de su entrono, así como la textura y estabilidad del catalizador. Se pueden preparar con multitud de cationes en su estructura obteniendo materiales multifuncionales. Los hidróxidos dobles laminares que contienen metales nobles o de transición, después del apropiado tratamiento de activación, dan lugar a un catalizador del tipo metal soportado; la interacción metal-soporte permite controlar el tamaño de las partículas metálicas y su estabilidad. Los óxidos mixtos derivados de hidróxidos dobles laminares presentan mayor actividad, estabilidad y resistencia a la formación de carbono que los catalizadores convencionales obtenidos mediante impregnación de un precursor sobre un soporte óxido. En este trabajo doctoral se ha estudiado el comportamiento de óxidos mixtos de níquel, magnesio y aluminio, obtenidos mediante descomposición térmica de hidróxidos dobles laminares, en la reacción de reformado de hidrocarburos líquidos con vapor de agua. Se ha estudiado el efecto de las condiciones de operación (presión, temperatura, relación agua/carbono, velocidad espacial o tiempo de contacto) sobre la conversión de hidrocarburo y distribución de los productos de reacción. También se ha evaluado el efecto de diversas variables durante la síntesis del catalizador sobre la actividad catalítica que muestran los materiales preparados en el proceso estudiado. Las variables estudiadas han sido: la composición del material precursor, el método de incorporación de las especies metálicas activas, las temperaturas de calcinación y reducción, la velocidad de adición de las disoluciones, la temperatura de envejecimiento del gel, la concentración de iones en las disoluciones, el pH de la síntesis, el anión interlaminar y el disolvente utilizado en el caso de las muestras impregnadas. Así mismo se ha estudiado el efecto de la introducción de pequeñas cantidades de promotores tales como Ce, La, Fe, Cr, Ca, Zn, Mn, Li, Cu, Co. Por último, con los mejores catalizadores se ha estudiado su estabilidad y también se ha realizado un estudio cinético y mecanístico del proceso. La carga de níquel, la composición del material precursor, la presencia de promotores, las temperaturas de calcinación y reducción, y el resto de variables implicadas en la síntesis del catalizador se pueden optimizar para conseguir un material que presente actividad catalítica y resistencia a la formación de carbono elevadas. Una combinación adecuada de las propiedades texturales (dispersión, forma y tamaño de las partículas metálicas, área superficial, proporción de los distintos planos metálicos superficiales, y entorno de las partículas metálicas) puede lograr que la reacción transcurra adecuadamente a través de una serie de etapas. Así, es deseable que la recombinación de las especies C1 con las especies oxígeno procedentes de la disociación del agua tenga lugar a la misma velocidad a la que se forman a partir de la escisión de los enlaces carbono-carbono, y evitar así que el hidrocarburo permanezca adsorbido el tiempo suficiente para formar precursores de coque.