Monoliths washcoated with AuCu catalysts for CO removal in an ethanol fuel processor: Effect of CeO2–SiO2 dual support on the catalytic performance and reactor cost

Abstract

CO removal from a syngas was evaluated in a single catalytic unit using structured AuCu/CeO2–SiO2 catalysts. Initially, AuCu/CeO2–SiO2 powder catalysts with several SiO2 loadings (0–100 mol%) were assessed. SiO2 addition into AuCu/CeO2 increased the surface area by up to 3.4 times and reduced its cost by up to 60%, but reduced CO conversion. On the other hand, the AuCu/CeO2–SiO2 catalyst washcoated on monolith outperformed the powder samples at temperatures above 260 °C. In particular, outlet CO concentrations adequate to feed high temperature fuel cells were obtained with monoliths washcoated with AuCu/CeO2 (0.2% CO) and AuCu/CeO2–SiO2 with 75 mol% of SiO2 (3.6% CO). Furthermore, the Au/CeO2–SiO2 monolith (14 $/gcat) is 36% cheaper than the AuCu/CeO2 monolith, paving the road to the development of compact and economic H2 cleanup processes.

La eliminación de CO de un gas de síntesis se evaluó en una sola unidad catalítica utilizando catalizadores estructurados AuCu/CeO2–SiO2. Inicialmente, se evaluaron catalizadores en polvo de AuCu/CeO2–SiO2 con varias cargas de SiO2 (0–100% en moles). La adición de SiO2 en AuCu/CeO2 aumentó el área superficial hasta 3,4 veces y redujo su costo hasta en un 60 %, pero redujo la conversión de CO. Por otro lado, el catalizador de AuCu/CeO2–SiO2 revestido con un monolito superó a las muestras de polvo a temperaturas superiores a 260 °C. En particular, las concentraciones de salida de CO adecuadas para alimentar pilas de combustible de alta temperatura se obtuvieron con monolitos recubiertos con AuCu/CeO2 (0,2 % CO) y AuCu/CeO2–SiO2 con 75 mol% de SiO2 (3,6 % CO). Además, el monolito Au/CeO2–SiO2 (14 $/gcat) es un 36 % más económico que el monolito AuCu/CeO2, allanando el camino hacia el desarrollo de procesos de limpieza de H2 compactos y económicos.