Membranas de separación de gases basadas en conductores iónicos mixtos y sus aplicaciones en catálisis

Abstract

La tesis está basada en el desarrollo de materiales sólidos conductores mixtos electrónicos-protónicos y para su aplicación en membranas de separación de hidrógeno a alta temperatura. A continuación se resumen brevemente las líneas principales de este trabajo. La separación de hidrógeno, a altas temperaturas (600-1000 ºC), es posible mediante la aplicación de membranas densas compuestas por conductores mixtos electrónicos-protónicos con selectividades teóricas del 100%. Para que un óxido sea conductor de protones debe cumplir las siguientes características: tener una estructura deficiente en oxígeno, absorber agua en su estructura y permitir el rápido transporte de los protones una vez se han incorporado en la estructura. Dentro de este tipo de materiales, la tesis se ha concentrado en el desarrollo y caracterización de compuestos basados en la familia de los zirconatos (BaZrO3) y más ampliamente en la familia de los wolframatos (Ln6WO12). Los objetivos marcados en el estudio de los compuestos pertenecientes a la familia de los zirconatos fueron: la mejora de la conductividad protónica y electrónica de los materiales, disminución de la resistencia del borde de grano (que limita la conductividad en este tipo de compuestos) y la mejora de la estabilidad en atmósferas con CO2. Esta mejora se llevó a cabo mediante la sustitución parcial de la posición B (Zr) con elementos de transición interna y externa. En el caso de los materiales basados en la familia de los wolframatos, la optimización de las propiedades electroquímicas y de estabilidad se llevó a cabo siguiendo diferentes estrategias: (a) Síntesis y desarrollo de los compuestos basados en el sistema Ln6WO12, donde Ln: La, Er, Eu y Nd, obteniéndose la fase pura a temperaturas inferiores a 1000 ºC con tamaños de partícula en el rango nanométrico. (b) Selección y estudio de los com