Electrochemical reforming of a fusel oil stream from the winery industry: New insights for a circular economy based on renewable hydrogen
Herein, a novel study involving the electrochemical reforming in a PEM electrolyzer of an industrial by-product stream of fusel oil into hydrogen is presented using a Pt-Ni supported on graphene nanoplatelets anodic catalyst. For this purpose, pure fusel oil and various mixtures of this stream with...
| Autores: | , , , , |
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| Tipo de recurso: | artículo |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Castilla-La Mancha |
| Repositorio: | RUIdeRA. Repositorio Institucional de la UCLM |
| OAI Identifier: | oai:ruidera.uclm.es:10578/31903 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10578/31903 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Electrochemical reforming Fusel oil electro-oxidation Hydrogen production PEM electrolysis cell Pt-Ni anode Graphene-based materials Reformado electroquímico Electrooxidación del aceite de fusel Producción de hidrógeno Célula de electrólisis PEMÁnodo de Pt-Ni Materiales a base de grafeno |
| Sumario: | Herein, a novel study involving the electrochemical reforming in a PEM electrolyzer of an industrial by-product stream of fusel oil into hydrogen is presented using a Pt-Ni supported on graphene nanoplatelets anodic catalyst. For this purpose, pure fusel oil and various mixtures of this stream with acetic acid and water in different proportions were studied in terms of electrochemical activity and stability. The mixture with a volumetric proportion of 88 % fusel oil, 6.7 % acetic acid and 5.3 % water achieved the highest current density (210.5 mA·cm−2 at 1.4 V cell potential), which is a competitive value in comparison to other studies reporting the electrochemical reforming of synthetic aqueous ethanol solutions. Cyclic voltammetry experiments were performed at different potential ranges in order to select the optimal cell potential which minimizes the electrocatalyst deactivation. Chronoamperometry tests at this selected potential with intercalated open circuit voltage (OCV) steps demonstrated to be a suitable operation procedure, showing a reasonable stability of the system and thus, the viability in the usage of fusel oil as a liquid biofuel for pure hydrogen production. Finally, the FTIR analysis of the outlet anodic stream showed the oxidation of alcohols into carboxylic acids at a cell potential of 1.2 V. En este trabajo se presenta un novedoso estudio sobre el reformado electroquímico en un electrolizador PEM de una corriente industrial de aceite de fusel para obtener hidrógeno, utilizando un catalizador anódico de Pt-Ni soportado sobre nanoplaquetas de grafeno. Para ello, se estudiaron la actividad electroquímica y la estabilidad del aceite de fusel puro y varias mezclas de esta corriente con ácido acético y agua en diferentes proporciones. La mezcla con una proporción volumétrica de 88 % de aceite de fusel, 6,7 % de ácido acético y 5,3 % de agua alcanzó la mayor densidad de corriente (210,5 mA-cm-2 a un potencial de celda de 1,4 V), lo que supone un valor competitivo en comparación con otros estudios que informan sobre el reformado electroquímico de soluciones acuosas sintéticas de etanol. Se realizaron experimentos de voltamperometría cíclica a diferentes rangos de potencial con el fin de seleccionar el potencial de celda óptimo que minimice la desactivación del electrocatalizador. Las pruebas de cronoamperometría a este potencial seleccionado con pasos intercalados de voltaje de circuito abierto (OCV) demostraron ser un procedimiento de operación adecuado, mostrando una estabilidad razonable del sistema y, por tanto, la viabilidad en el uso de aceite de fusel como biocombustible líquido para la producción de hidrógeno puro. Por último, el análisis FTIR de la corriente anódica de salida mostró la oxidación de alcoholes en ácidos carboxílicos a un potencial de célula de 1,2 V. |
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