Formulación de catalizadores basados en el reciclaje del cátodo de baterías gastadas de Mn-Zn para la combustión de metano
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Date
2022-12-05
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Como se demostró, las fuentes secundarias de manganeso como el cátodo de las baterías gastadas, podrían usarse para producir catalizadores basados en óxidos de manganeso activos en procesos de combustión catalítica de metano. En este sentido, convertimos el polvo de cátodo recuperado de las baterías alcalinas gastadas de Zn-Mn en nanobarras de MnOx reducibles y oxidantes en un solo paso basado en los procesos simultáneos de disolución del cátodo y cristalización de MnOx. Entre las nanobarras sintetizadas, las basadas en ε-MnO2 fueron catalíticamente tan eficientes en la combustión de metano como el polvo de γ-MnO2 de referencia. Encontramos que esto último se debió a un equilibrio adecuado entre la reducibilidad, la concentración de oxígeno en la superficie y en la red, y el estado de oxidación promedio del manganeso. Por otro lado, reprodujimos una formulación de catalizador a partir del cátodo recuperado, adaptable a un proceso industrial. Se sintetizaron pellets de tipo cilíndrico activos para la reducción de metano usando un proceso de síntesis circular y verde, mediante la extrusión de una pasta compuesta de agua y polvos de cátodo recuperado, caolinita y alúmina. La composición influyó tanto en las propiedades mecánicas como catalíticas de los pellets: la caolinita mejora la resistencia mecánica, pero afecta negativamente la actividad catalítica porque bloquea el acceso de los reactivos al interior del pellet; la alúmina, por el contrario, disminuye la resistencia mecánica y aumenta la actividad debido a que rompe la continuidad de la matriz de caolinita, aumentando la porosidad del pellet. Por la contribución adicional de la alúmina a la conductividad térmica de los pellets, las formulaciones basadas en 20 % en peso del cátodo recuperado y 50 % en peso de alúmina fue la más activa, y térmica y mecánicamente estable.
Description
Keywords
Fuentes secundarias, Lixiviación ácida, Nanobarras de MnOx, Pellets de MnOx, Oxidación catalítica