Study of a nickel-based and a nickel-ruthenium based catalyst supported on the SBA-15 material in dry reforming of methane to produce synthesis gas

Papachristou Georgios

URI	http://purl.tuc.gr/dl/dias/7DEFDCC9-9958-44EA-96FA-36A0B0658077	-
Identifier	https://doi.org/10.26233/heallink.tuc.90330	-
Language	el	-
Extent	85 σελίδες	el
Extent	1.6 megabytes	en
Title	Μελέτη των καταλυτών νικελίου και νικελίου-ρουθηνίου με φορέα το υλικό SBA-15 στη ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου προς παραγωγή αερίου σύνθεσης	el
Title	Study of a nickel-based and a nickel-ruthenium based catalyst supported on the SBA-15 material in dry reforming of methane to produce synthesis gas	en
Creator	Papachristou Georgios	en
Creator	Παπαχρηστου Γεωργιος	el
Contributor [Thesis Supervisor]	Pasadakis Nikos	en
Contributor [Thesis Supervisor]	Πασαδακης Νικος	el
Contributor [Committee Member]	Komnitsas Konstantinos	en
Contributor [Committee Member]	Κομνιτσας Κωνσταντινος	el
Contributor [Committee Member]	Gentekakis Ioannis	en
Contributor [Committee Member]	Γεντεκακης Ιωαννης	el
Publisher	Πολυτεχνείο Κρήτης	el
Publisher	Technical University of Crete	en
Academic Unit	Technical University of Crete::School of Mineral Resources Engineering	en
Academic Unit	Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων	el
Content Summary	Στη παρούσα διπλωματική εργασία, γίνεται μελέτη δύο καταλυτών ενός νικελίου και ενός νικελίου-ρουθηνίου υποστηριγμένων στο μεσοπορπώδες υλικό SBA-15 στην αντίδραση της ξηρής αναμόρφωσης του μεθανίου, προκειμένου να προσδιοριστεί ποιος από τους δύο εμφανίζει καλύτερη καταλυτική συμπεριφορά στην αντίδραση. Η ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου, είναι μία ενδόθερμη χημική αντίδραση, η οποία μετατρέπει δύο αέρια του θερμοκηπίου, δηλαδή το μεθάνιο και το διοξείδιο του άνθρακα, σε αέριο σύνθεσης, δηλαδή υδρογόνο και μονοξείδιο του άνθρακα. Η ενίσχυση του φαινομένου του θερμοκηπίου αλλά και η συνεχής εξάντληση των συμβατικών μορφών ενέργειας, προσδίδουν ενδιαφέρον στην αντίδραση αυτή, μιας και από το παραγόμενο αέριο σύνθεσης μπορεί να απομονωθεί το υδρογόνο, το οποίο αποτελεί καθαρό καύσιμο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου. Επίσης, η χρήση του αερίου σύνθεσης απευθείας σε κυψέλες καυσίμου μελετάται αρκετά. Η ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου συνάδει με την ετερογενή κατάλυση, δηλαδή τη χρήση ορισμένων ουσιών που ονομάζονται καταλύτες (οι οποίες βρίσκονται σε διαφορετική φάση από τις ουσίες της αντίδρασης), με σκοπό να αυξήσουν το ρυθμό της αντίδρασης. Τα τελευταία χρόνια, χρησιμοποιούνται ευρέως μονομεταλλικοί καταλύτες νικελίου αλλά και διμεταλλικοί όπως νικελίου-ρουθηνίου στη συγκεκριμένη διεργασία, αφού τα ευγενή μέταλλα όπως το ρουθήνιο φαίνεται να λειτουργούν αποτελεσματικά ως προωθητές. Επίσης, το μεσοπορώδες υλικό SBA-15 σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, διαδραματίζει αποτελεσματικά το ρόλο του φορέα. Οι δύο καταλύτες που μελετήθηκαν, είχαν σύσταση 5,87%wt Ni/SBA-15 και 3,0%wt Ru-4,13%wt Ni/SBA-15 και παρασκευάστηκαν στο εργαστήριο. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα χαρακτηρισμού των καταλυτών με τις μεθόδους BET (Brunauer Emmet Teller), χημειορόφησης υδρογόνου και TPR (Temperature Programmed Reduction) υδρογόνου. Επίσης, πραγματοποιήθηκαν πειράματα σταθερότητας προκειμένου να γίνει έλεγχος της καταλυτικής επίδοσης των δύο καταλυτών, υπό αναγωγικές αλλά και υπό οξειδωτικές συνθήκες. Η βασική αποδοτικότητα των καταλυτών εξετάσθηκε μέσω των πειραμάτων κινητικής (light off), δηλαδή μέσω της μελέτης της εξάρτησης κάθε ποσοστού μετατροπής (των αντιδρώντων) και παραγωγής (των προϊόντων) από τη θερμοκρασία. Μετά την ολοκλήρωση των πειραμάτων και την επεξεργασία των αποτελεσμάτων, προέκυψε ότι ο μονομεταλλικός καταλύτης νικελίου σε SBA-15 παρουσίασε μεγαλύτερη σταθερότητα σε σχέση με τον διμεταλλικό καταλύτη νικελίου-ρουθηνίου σε SBA-15, και εμφάνισε μεγαλύτερη ενεργοποίηση μετά την οξείδωσή του. Η προωθητική δράση του ρουθηνίου φαίνεται μόνο στις πρώτες ώρες των πειραμάτων σταθερότητας.	el
Content Summary	In the present diploma thesis, two catalysts, one nickel-based and one nickel-ruthenium-based, both supported on the SBA-15 mesoporous silica in the dry reforming of methane are examined, in order to determine which one exhibits the best catalytic behavior. The dry reforming of methane is an endothermic chemical reaction that converts two greenhouse gases, namely methane and carbon dioxide, into synthesis gas, namely hydrogen and carbon monoxide. The aggravation of the greenhouse effect but also the continuous exhaustion of conventional forms of energy sources, add scientific interest to this reaction, since hydrogen, which is pure fuel and can be used in fuel cells, could be isolated from the synthesis gas produced. Also, the use of synthesis gas directly in fuel cells is continuously studied. The dry reforming of methane is consistent with heterogeneous catalysis, that is, the use of certain substances called catalysts (which are in a different phase from the reaction substances), in order to increase the rate of the reaction. In recent years, nickel monometallic catalysts as well as bimetallic ones such as nickel-ruthenium have been widely used in this process, since noble metals such as ruthenium appear to function effectively as promoters. Also, the SBA-15 mesoporous silica, according to the references, is really effective as a support. The two catalysts examined here had a composition of 5,87%wt Ni/SBA-15 and 3,0%wt Ru-4,13%wt Ni/SBA-15 respectively and were constructed at the laboratory. Experiments were performed to characterize the catalysts using the BET (Brunauer Emmet Teller), hydrogen chemisorption and hydrogen TPR methods. Stability experiments were also performed to test the catalytic performance of the two catalysts, under both reducing and oxidizing conditions. The basic efficiency of the catalysts was examined through kinetic experiments (light off), i.e. through the study of the dependence of each conversion percentage (of reactants) and yield percentage (of products) on temperature. After execution of the experiments and processing of the results, it was found that the nickel monometallic catalyst supported on SBA-15 showed greater stability than the nickel-ruthenium bimetallic catalyst supported on SBA-15. The specific one also showed greater activation after oxidation. The promotional effect of ruthenium appears only in the first hours of the stability experiments.	en
Type of Item	Διπλωματική Εργασία	el
Type of Item	Diploma Work	en
License	http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/	en
Date of Item	2021-09-27	-
Date of Publication	2021	-
Subject	Hydrogen production	en
Subject	Παραγωγή υδρογόνου	el
Subject	Ετερογενής κατάλυση	el
Subject	Ηeterogeneous catalysis	el
Subject	Φαινόμενο του θερμοκηπίου	el
Subject	Greenhouse effect	en
Subject	Πράσινη ενέργεια	el
Subject	Green energy	en
Subject	Περιβαλλοντική κατάλυση	el
Subject	Environmental catalysis	en
Subject	Ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου	el
Subject	Dry reforming of methane	en
Subject	Αέριο σύνθεσης	el
Subject	Synthesis gas	en
Subject	Ευγενή μέταλλα	el
Subject	Noble metals	en
Subject	Νικέλιο	el
Subject	Nickel	en
Subject	Μεσοπορώδη υλικά	el
Subject	Mesoporous materials	en
Subject	Χαρακτηρισμός υλικών	el
Subject	Characterization of material	en
Bibliographic Citation	Γεώργιος Παπαχρήστου, "Μελέτη των καταλυτών νικελίου και νικελίου-ρουθηνίου με φορέα το υλικό SBA-15 στη ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου προς παραγωγή αερίου σύνθεσης", Διπλωματική Εργασία, Σχολή Μηχανικών Ορυκτών Πόρων, Πολυτεχνείο Κρήτης, Χανιά, Ελλάς, 2021	el
Bibliographic Citation	Georgios Papachristou, "Study of a nickel-based and a nickel-ruthenium based catalyst supported on the SBA-15 material in dry reforming of methane to produce synthesis gas", Diploma Work, School of Mineral Resources Engineering, Technical University of Crete, Chania, Greece, 2021	en

Search

Browse

My Space

Study of a nickel-based and a nickel-ruthenium based catalyst supported on the SBA-15 material in dry reforming of methane to produce synthesis gas

Papachristou Georgios

Available Files

Services

Export

Share

Statistics

Metadata & Content in a METS Package:

Metadata in Format: