Evaluación en banco de gases sintéticos de la eficiencia de conversión de catalizadores de oxidación operando con gases de escape propios de un proceso de oxi-combustión

Abstract

[ES] El proceso de descarbonización a los que están sometidos actualmente el transporte y la industria está conduciendo a una transformación de las plantas de potencia. Si bien la electrificación de los sistemas propulsivos empleados en automoción capta la mayor atención de la sociedad, existen aplicaciones donde el uso de los motores de combustión interna alternativos no encuentra una tecnología sustitutiva e, incluso, complementaria. Es el caso, por ejemplo, del transporte pesado de mercancías, ya sea terrestre o marítimo. En estos ámbitos, el empleo de motores de combustión interna alternativos es todavía esencial. Ello está conduciendo a una intensa actividad en el desarrollo e implantación extensiva de nuevos conceptos de combustión. Entre ellos se encuentra la oxicombustión con total ausencia de nitrógeno en el gas de alimentación. Este proceso de combustión garantiza la ausencia de óxidos de nitrógeno en el gas de escape, a lo que se añade la posibilidad de plantear procesos de captura de CO2 mediante el aprovechamiento de la energía de los gases de escape. No obstante, antes de llevar a cabo dicha captura es necesario purificar los gases de escape mediante la oxidación del monóxido de carbono (CO) y los hidrocarburos sin quemar (uHC) emitidos por el motor. Para ello es necesario emplear catalizadores de oxidación. En este proyecto se aborda la evaluación de la eficiencia de conversión de un catalizador de oxidación diésel (DOC) ante un gas de escape cuya composición es característica del proceso de oxicombustión llevado a cabo en el motor de combustión interna alternativo. Este gas de escape se caracteriza por una elevada concentración de CO2 y vapor de agua, con valores superiores al 45%, una concentración reducida de O2, proveniente de una combustión pobre pero cercana al dosado estequiométrico, y trazas de CO y uHC. El principal objetivo de este proyecto es determinar si el cambio en la concentración de estas especies afecta a las prestaciones de catalizadores convencionales basados en el empleo de metales del grupo platino (PGM). Con este fin, se hará uso de un banco de gases sintéticos (SGB) con capacidad para alcanzar las concentraciones indicadas en el que se realizarán ensayos de curvas de activación en muestras de catalizadores de oxidación con estructura de tipo panel de abeja.

[EN] The decarbonisation process that transport and industry are currently undergoing is leading to a transformation of power plants. While the electrification of propulsion systems used in the automotive industry is attracting most of society's attention, there are applications where the use of alternative internal combustion engines is not a substitute or even a complementary technology. This is the case, for example, in heavy goods transport, whether by land or sea. In these areas, the use of alternative internal combustion engines is still essential. This is leading to intense activity in the development and extensive deployment of new combustion concepts. Among them is oxy-fuel combustion with total absence of nitrogen in the feed gas. This combustion process guarantees the absence of nitrogen oxides in the exhaust gas, which is complemented by the possibility of considering CO2 capture processes by using the energy from the exhaust gas. However, before such capture can take place, it is necessary to purify the exhaust gas by oxidising the carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (uHC) emitted by the engine. This requires the use of oxidation catalysts. This project deals with the evaluation of the conversion efficiency of a diesel oxidation catalyst (DOC) to an exhaust gas whose composition is characteristic of the oxy-combustion process carried out in the reciprocating internal combustion engine. This exhaust gas is characterised by a high concentration of CO2 and water vapour, with values above 45%, a reduced concentration of O2, coming from poor combustion but close to stoichiometric dosing, and traces of CO and uHC. The main objective of this project is to determine whether the change in the concentration of these species affects the performance of conventional catalysts based on the use of platinum group metals (PGMs). To this end, a synthetic gas bench capable of reaching the indicated concentrations will be used to test activation curves on samples of oxidation catalysts with a honeycomb structure.