Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Μελέτη της αντίδρασης αναμόρφωσης του προπανίου με ατμό σε υποστηριγμένους καταλύτες Rh και Ru

Florou Alexandra

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Το ενδιαφέρον για το υδρογόνο (Η2) ως πιθανό φορέα ενέργειας έχει αυξηθεί σημαντικά τις τελευταίες δεκαετίες ως αποτέλεσμα της ραγδαίας ανάπτυξης της τεχνολογίας των στοιχείων καυσίμου, τα οποία αποτελούν μια φιλική προς το περιβάλλον μέθοδο για την κατανεμημένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, τόσο για κινητές όσο και για σταθερές εφαρμογές. Το Η2 αποτελεί καύσιμο των κυψελών τύπου PEM και μπορεί να παραχθεί μέσω της αναμόρφωσης με ατμό διαφόρων ενώσεων, όπως του υγροποιημένου αερίου πετρελαίου (LPG). Το LPG αποτελεί μείγμα κυρίως προπανίου (C3H8) και βουτανίου (C4H10), σε συστάσεις που ποικίλουν ανάλογα με την πηγή προέλευσής τους, και μπορεί να ληφθεί εύκολα ακολουθώντας ευρέως γνωστές μεθόδους για τη μεταφορά και αποθήκευσή του. Κύριο αντικείμενο της παρούσας μελέτης αποτελεί η σύνθεση, ο χαρακτηρισμός και η βελτιστοποίηση καταλυτικών υλικών, αλλά και η αξιολόγησή τους για την αντίδραση αναμόρφωσης του προπανίου με ατμό. Οι βέλτιστοι καταλύτες που αναπτύχθηκαν μελετήθηκαν και ως προς τη συμπεριφορά τους παρουσία βουτανίου στο ρεύμα τροφοδοσίας σε συγκεντρώσεις παρόμοιες με αυτές που συναντώνται στο πραγματικό μείγμα LPG. Εξετάστηκε η επίδραση της θερμοκρασίας πύρωσης (400-800°C) του φορέα (Al2O3) στην ενεργότητα καταλυτών Rh, καθώς και η επίδραση της ενίσχυσης καταλυτών Ru/TiO2 με μικρή ποσότητα αλκαλίου (K, Na, Cs, Li). Παράλληλα μελετήθηκε η επίδραση της χρήσης μικτών οξειδίων ως φορείς (10%Gd2O3-TiO2, 10%Y2O3-TiO2, 10%La2O3-TiO2, 10%CeO2-TiO2 και 10%La2O3-Al2O3, 10%Sm2O3-Al2O3, 10%Y2O3-Al2O3, 10%TiO2-Al2O3, Gd2O3-Al2O3), καθώς και η επίδραση της περιεκτικότητας του Gd2O3 (0 wt.%,5 wt.%,10 wt.%,20 wt.%) στην ενεργότητα καταλυτών Rh. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση των διαφόρων λειτουργικών παραμέτρων στη συμπεριφορά του καταλύτη 0.5%Rh/TiO2, σε πραγματικές συνθήκες αντίδρασης. Συγκεκριμένα, διερευνήθηκε η επίδραση του λόγου ατμού προς άνθρακα (H2O/C), της ωριαίας ταχύτητας χώρου(Gas Hourly Space Velocity, GHSV), καθώς και του χρόνου αντίδρασης πραγματοποιώντας μακροχρόνια πειράματα καταλυτικής σταθερότητας. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η πύρωση του φορέα Al2O3 οδηγεί σε βελτίωση της καταλυτικής συμπεριφοράς. Βέλτιστα αποτελέσματα έδειξε ο καταλύτης Rh που είχε υποστηριχθεί σε φορέα Al2O3 πυρωμένο στους 600 °C. Η προσθήκη μικρής ποσότητας αλκαλίου στον καταλύτη Ru/TiO2 οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού της αντίδρασης σε σχέση με το μη ενισχυμένο δείγμα, με εξαίρεση την περίπτωση ενίσχυσης με Na. Βέλτιστα αποτελέσματα προέκυψαν για τον καταλύτη που είχε ενισχυθεί με Li. Η εναπόθεση La2O3 και Ce2O3 σε φορέα TiO2, βελτιώνει την ενεργότητα του Rh, σε αντίθεση με την εναπόθεση Gd2O3 ή Υ2Ο3 που οδηγεί σε χειρότερα αποτελέσματα. Η καταλυτική συμπεριφορά του Rh αυξάνεται σημαντικά όταν διασπείρεται σε φορείς διαφόρων μικτών οξειδίων 10%MxOy-Al2O3, με τους φορείς Gd2O3-Al2O3 και La2O3-Al2O3 να εμφανίζονται οι πλέον κατάλληλοι για την αντίδραση αναμόρφωσης του προπανίου με ατμό. Αύξηση της φόρτισης του Gd2O3 στον φορέα Al2O3 δεν μπορεί να βελτιώσει περαιτέρω την καταλυτική συμπεριφορά. Tέλος, όσον αφορά τις λειτουργικές παραμέτρους αντίδρασης, η απόδοση του καταλύτη Rh/TiO2 ενισχύεται με μείωση του GHSV και αύξηση του λόγου Η2Ο/C. Η μείωση του GHSV δεν επηρεάζει σημαντικά τις εκλεκτικότητες των προϊόντων της αντίδρασης. Ο καταλύτης αποκρίνεται άριστα σε απότομες αλλαγές του λόγου H2O/C σε σταθερή θερμοκρασία χωρίς να χάνει μέρος της ενεργότητας και της εκλεκτικότητας του ως προς την παραγωγή Η2 μετά από διαδοχικές αλλαγές της σύστασης του αντιδρώντος μείγματος. Τέλος, ο καταλύτης Rh/TiO2 εμφανίζει εξαιρετική σταθερότητα στη θερμοκρασία των 500 °C και 550 °C, σε πραγματικές συνθήκες αντίδρασης και επομένως είναι ένας πολλά υποσχόμενος καταλύτης για την παραγωγή Η2 μέσω της αντίδρασης αναμόρφωσης του LPG με ατμό.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες