Catalytic membrane reactor for nuclear fusion reactors
Visualitza/Obre
TFM_Nacho_Smit.pdf (3,799Mb) (Accés restringit)
Sol·licita una còpia a l'autor
Què és aquest botó?
Aquest botó permet demanar una còpia d'un document restringit a l'autor. Es mostra quan:
- Disposem del correu electrònic de l'autor
- El document té una mida inferior a 20 Mb
- Es tracta d'un document d'accés restringit per decisió de l'autor o d'un document d'accés restringit per política de l'editorial
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/358469
Correu electrònic de l'autornacho.svhotmail.com
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2021-07-07
Condicions d'accésAccés restringit per decisió de l'autor
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
Cada any, el consum d'energia augmenta a causa de la millora en la qualitat de vida i a l'increment de
la població. No obstant això, cada dia és més evident que la forma de produir aquesta energia requereix
un canvi. Aquest és l'objectiu de la fusió nuclear, que és una tecnologia en desenvolupament. La reacció
de fusió nuclear utilitza els isòtops d'hidrogen (deuteri i triti) com a combustible. D'aquests, es recupera
la triti per abaratir costos.
En el present estudi, els contaminants provinents del circuit de recuperació de triti en reactors de fusió
s'estudien en un reactor de membrana catalítica per a la seva eliminació final. Primer es realitza una
recerca bibliogràfica de les impureses provinents del cicle de recuperació del triti i el seu
comportament, després es sintetitza un catalitzador que és trobat com l'òptim en treballs previs i
finalment es realitzen reaccions duent a terme diferents condicions.
El catalitzador utilitzat es basa en alúmina amb òxids de ceri, lantà i zirconi. Els metalls emprats com a
fase activa són el níquel i el ferro, amb l'objectiu de millorar les dues reaccions principals: Reacció de
desplaçament de gas d’aigua i el reformat de metà amb vapor. També s'estudien dos tipus diferents
d'impregnació de catalitzadors. A més, el catalitzador utilitzat es caracteritza per difracció de raigs X
(XRD) i Raman.
Els resultats obtinguts mostren una millora en la recuperació de l'hidrogen a mesura que augmenta la
pressió. No obstant, aquest increment es redueix cada vegada, seguint una funció asimptòtica. Les
temperatures més altes també ajuden a obtenir més hidrogen, però també afavoreixen la formació del
contaminant CO2. Aquests resultats són pràcticament iguals per a les dues tècniques d'impregnació.
De les diferents condicions de pressió i temperatura estudiades, la millor seria a 13 atmosferes
absolutes i 500 °C. Cada año, el consumo de energía aumenta debido a la mejora en la calidad de vida y al incremento de
la población. Sin embargo, cada día es más evidente que la forma de producir esta energía requiere un
cambio. Ese es el objetivo de la fusión nuclear, que es una tecnología en desarrollo. La reacción de
fusión nuclear utiliza los isótopos de hidrógeno (deuterio y tritio) como combustible. De estos, se
recupera el tritio para abaratar costes.
En el presente estudio, los contaminantes provenientes del circuito de recuperación de tritio en
reactores de fusión se estudian en un reactor de membrana catalítica para su eliminación final. Primero
se realiza una búsqueda bibliográfica de las impurezas provenientes del ciclo de recuperación del tritio
y su comportamiento, luego se sintetiza un catalizador que es encontrado como el óptimo en trabajos
previos y finalmente se realizan reacciones llevando a cabo diferentes condiciones.
El catalizador utilizado se basa en alúmina con óxidos de cerio, lantano y circonio. Los metales
empleados como fase activa son el níquel y el hierro, con el objetivo de mejorar las dos reacciones
principales: Reacción de desplazamiento de gas de agua y el reformado de metano con vapor. También
se estudian dos tipos diferentes de impregnación de catalizadores. Además, el catalizador utilizado se
caracteriza por difracción de rayos X (XRD) y Raman.
Los resultados obtenidos muestran una mejora en la recuperación del hidrógeno a medida que
aumenta la presión. Sin embargo, este incremento se reduce cada vez, siguiendo una función de
asíntota. Las temperaturas más altas también ayudan a obtener más hidrógeno, pero también
favorecen la formación del contaminante CO2. Estos resultados son prácticamente iguales para ambas
técnicas de impregnación.
De las diferentes condiciones de presión y temperatura estudiadas, la mejor sería a 13 atmósferas
absolutas y 500 °C. Every year, the energy consumption increases due to the improvement in the quality of life and the
population increment. However, every day is more evident that the way to produce this energy
requires a change. That’s the goal of nuclear fusion, which is a technology under development. The
nuclear fusion reaction uses the isotopes of hydrogen (deuterium and tritium) as fuel. From these,
tritium is recovered to lower the price.
In the present study, the contaminants coming from the tritium recuperation circuit in fusion reactors
are studied in a catalytic membrane reactor for their final removal. First, a bibliographic search of the
impurities coming from the tritium recover cycle and their behaviour is made, then a catalyst which is
found from previous works to be the optimal is synthesized and finally different experiments are
carried out in reaction conditions.
The catalyst used is based on alumina with cerium, lanthanum and zirconium oxides. The metals
employed as an active phase are nickel and iron, with the objective of improving the two main
reactions: Water-Gas Shift and methane steam reforming. Two different types of catalyst impregnation
are also studied. Moreover, the catalyst used is characterized by X-ray diffraction (XRD) and Raman.
The results obtained show an improvement in the hydrogen recovery as pressure increases. However,
this increment is reduced every time, following an asymptote function. Higher temperatures also help
to obtain more hydrogen, but also favour the formation of the contaminant CO2. These results are
practically equal for both impregnation techniques.
From the different conditions of pressure and temperature studied, the best one would be at 13
absolute atmospheres and 500 °C.
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA QUÍMICA (Pla 2019)
Col·leccions
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFM_Nacho_Smit.pdf | 3,799Mb | Accés restringit |