Com que els mètodes de fabricació additiva (AM) s'han desenvolupat de manera significativa, s'han estudiat molts materials i l'ús d'aquesta tecnologia en els últims anys. Els materials ceràmics presenten un interès real en aquest procés per les diferents propietats que poden tenir. De fet, combinant la seva resistència mecànica, propietats elèctriques i tèrmiques, amb l'accessibilitat de la impressió 3D, el rang d'ús possible augmenta àmpliament. En aquest context, els dispositius energètics basats en catalitzadors són candidats prometedors per beneficiar-se de l'ús de la impressió 3D per introduir formes complexes i per superar les limitacions de de geometria de les tècniques de processament existents actualment. En l'àmbit energètic, reduir les emissions de diòxid de carboni i trobar una alternativa als combustibles fòssils és un tema molt estudiat per trobar solucions als problemes mediambientals. Així, la producció de gas natural sintètic a partir de diòxid de carboni té un interès important, ja que es pot emmagatzemar i transportar fàcilment a la infraestructura de gas ja existent, alhora que es reutilitza per a la generació d'energia sota demanda.
En aquest Treball Final de Màster s'ha estudiat el processat i el rendiment de reactors catalítics fabricats amb gamma alúmina (γ-Al2O3) i millorats amb Níquel (Ni). Aquests catalitzadors s'han provat per a la metanació de diòxid de carboni (CO2) que té com a objectiu produir metà (CH4), que és gas natural sintètic. En primer lloc, aquests reactors catalítics es van imprimir mitjançant impressió 3D amb diferents percentatges de massa de Ni, del 10% al 20%. Es van imprimir en forma de cilindre amb un 50% de farciment i una geometria rectilínia. Després, de la calcinació, a 450 °C o 600 °C, que elimina la mescla de lligant polimèric fet amb aigua i Pluronic F-127®, les mostres es van provar amb equips catalítics per estudiar el rendiment de metanació de CO2 entre 200 °C i 600 °C. Finalment es van caracteritzar mitjança
Dado que los métodos de fabricación aditiva (AM) se han desarrollado de manera significativa, en los últimos años se han estudiado muchos materiales y usos de esta tecnología. Los materiales cerámicos presentan un verdadero interés en este proceso por las diferentes propiedades que pueden tener. En efecto, combinando sus propiedades de resistencia, eléctricas y térmicas, con la accesibilidad de la impresión en 3D, el abanico de posibilidades de uso se amplía mucho. En este contexto, los dispositivos energéticos basados en catalizadores son candidatos prometedores para beneficiarse del uso de la impresión 3D para introducir formas complejas y superar las limitaciones de geometría de las técnicas de procesamiento existentes actualmente. En el ámbito energético, la reducción de las emisiones de dióxido de carbono y la búsqueda de una alternativa a los combustibles fósiles es un tema muy estudiado para encontrar soluciones a los problemas medioambientales. Así, la producción de gas natural sintético a partir de dióxido de carbono es de creciente interés, ya que puede ser fácilmente almacenado y transportado en la infraestructura gasística ya existente, a la vez que puede ser reutilizado para la generación de energía bajo demanda.
En este Proyecto Fin de Máster se ha estudiado el procesamiento y el rendimiento de reactores catalíticos fabricados con alúmina gamma (γ-Al2O3) mejorada con Níquel (Ni). Estos catalizadores se han ensayado para la metanación de dióxido de carbono (CO2), cuyo objetivo es producir metano (CH4), que es un gas natural sintético. En primer lugar, se imprimieron estos reactores catalíticos mediante impresión 3D con diferentes porcentajes de masa de Ni, del 10% hasta el 20%. Se imprimieron en forma de cilindro con un 50% de llenado y una geometría rectilínea. A continuación, después de la calcinación, a 450 °C o 600 °C, que elimina la mezcla del aglutinante polimérico compuesto de agua y Pluronic F- 127®, las muestras se ensayaron con equipos catalít
As additive manufacturing (AM) methods have developed significantly, lots of materials and use of this technology have been studied in the last years. Ceramic materials present a real interest in this process because of all the different properties that they can have. Indeed, combining their strength, electrical and thermal properties, with the accessibility of 3D-printing, the range of possible use is widely increased. In this context, catalyst-based energy devices are promising candidates to benefit from using 3D printing for introducing complex shapes and to overcome shape limitations of currently existing processing techniques. In the energy field, reducing carbon dioxide emissions and find an alternative to fossil fuel is a subject which is highly studied in order to find solutions to environmental issues. Thus, the production of synthetic natural gas from carbon dioxide is of increased interest since it can easily be stored and transported in the already existing gas infrastructure, while being reused for energy generation on demand.
In this Final Master’s Project, the processing and the performance of catalytic reactors made with gamma alumina (γ-Al2O3) enhanced with Nickel (Ni) have been studied. These catalysts have been tested for carbon dioxide (CO2) methanation which aims to produce methane (CH4) which is synthetic natural gas. First, these catalytic reactors were printed using 3D-printing with different weight percentages of Ni, from 10% to 20%. They were printed as cylinder with 50% of infill and a rectilinear geometry. Then, after calcination, at 450°C or 600°C, which removes the mixing of polymeric binder made with water and Pluronic F-127®, the samples were tested using catalytic equipment to study the CO2 methanation efficiency between 200°C and 600°C. They were finally characterized using various methods which aimed to examine the density, the alumina phase, and the volume shrinkage. The catalytic reactions show an increase of the production of me
