Resumo Carreadores de oxigênio a base de Ni e contendo La, Al e Mg foram sintetizados com sucesso por combustão assistida por microondas (N6C), combustão assistida por microondas seguida de impregnação por via úmida (N6CI) e coprecipitação (N6CP), visando sua aplicação na produção de hidrogênio a partir de metano em sistemas de recirculação química com captura de CO2. Os materiais foram preparados obedecendo a fórmula geral Nix/La2O3/Al2O3/MgO, onde x = 60% em massa, sendo o restante referente aos óxidos de lantânio (8%), alumínio (30%) e magnésio (2%). Os sólidos obtidos foram caracterizados por difração de raios X, redução a temperatura programada e reatividade para o processo de reforma de metano com recirculação química. Os testes de reatividade foram conduzidos a 900 ºC, onde inicialmente a amostra foi submetida a 8 ciclos de CAO (capacidade de armazenamento de oxigênio), e finalmente foram realizados 2 ciclos de reação, com cada ciclo contendo 15 pulsos de metano e 15 pulsos de oxigênio. Os resultados das caracterizações indicam que os métodos empregados foram adequados à obtenção de diferentes materiais com propriedades distintas. De modo geral, os carreadores apresentaram excelentes percentuais de conversão de CH4 e elevada produção de hidrogênio. O carreador N6CP apresentou o melhor desempenho para produção de gás de síntese, com razão H2/CO igual a 2 no 15º pulso, além de ser apontado como o mais resistente à desativação por coque e com maior potencial de oxidação, consumindo 100% de O2 até o 12º pulso. Por sua vez, o N6CI perdeu bastante desempenho ao longo dos ciclos e o N6C formou a maior quantidade de coque, revelando as peculiaridades dos métodos de síntese empregados. De acordo com a distribuição dos produtos formados na etapa de redução com CH4, pode-se concluir que as reações mais frequentes foram craqueamento catalítico, combustão e reforma.
Abstract Oxygen carriers containing Ni, La, Al and Mg were synthesized successfully by microwave assisted self-combustion (N6C), microwave assisted self-combustion followed by wet impregnation (N6CI) and co-precipitation (N6CP), for their application in the production of hydrogen from methane chemical recirculation systems with CO2 capture. The materials were prepared following the general formula Nix/La2O3/Al2O3/MgO, where x = 60% by weight, the remainder being related to lanthanum (8%), aluminum (30%) and magnesium (2%) oxide. The obtained solids were characterized by X-ray diffraction), temperature programmed reduction and activity through methane reforming process with chemical recirculation. Reactivity tests were conducted at 900 ºC, where the sample was initially subjected to 8 cycles of OSC (oxygen storage capacity), and finally were carried out two reaction cycles, with each cycle containing 15 pulses of methane and 15 pulses of oxygen. The results of the characterizations indicate that the methods used were appropriate for obtaining different materials with different properties. Generally, the carriers showed excellent percentage of CH4 conversion, and high hydrogen production. The carrier N6CP exhibited the best performance to syngas production with H2/CO ratio equal to 2 on the 15th pulse, as well as being appointed as being the most resistant to deactivation by coke and higher oxidation potential, consuming 100% O2 up to the 12th pulse. In turn, the N6CI lost enough performance throughout the cycles and the N6C formed larger amount of coke, revealing the peculiarities of the synthesis methods employed. According to the reaction products formed in the reduction step with CH4, it can be concluded that the most frequent reactions were catalytic cracking, reforming and combustion.
