Αναζήτηση

Πλοήγηση

• Κοινότητες
• Συγγραφείς
• Έτος
• Τίτλοι
• Θέματα

Ο Χώρος μου

• Είσοδος

Μελέτη της πλήρους οξείδωσης ελαφρών υδρογονανθράκων σε περοβσκιτικά υλικά La1-xSrxMnO3

Georgakopoulou-Georgiou Theodora

Πλήρης Εγγραφή

---

Περίληψη

Η κλιματική αλλαγή, η ρύπανση του αέρα και γενικότερα η υποβάθμιση του φυσικού περιβάλλοντος αποτελεί ένα από τα πιο επίκαιρα ζητήματα της ανθρωπότητας. Για τον λόγο αυτό η αντικατάσταση των παραδοσιακών ορυκτών καυσίμων με βιώσιμες και καθαρότερες πηγές ενέργειας τα τελευταία χρόνια είναι μονόδρομος. Κατά την παγκόσμια μεταστροφή σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, παρατηρείται μια συνεχώς αυξανόμενη εξάρτηση από το φυσικό αέριο (με το μεθάνιο να εμπεριέχεται σε ποσοστά τυπικά >90%) καθώς θεωρείται μια αξιόπιστη και προσιτή πηγή ενέργειας που ταυτόχρονα προωθεί και την ανάπτυξη άλλων «πράσινων» πηγών ενέργειας. Το βασικότερο μειονέκτημα της χρήσης του CH4 αφορά τις όλο και αυξανόμενες εκπομπές άκαυστου μεθανίου (της τάξης του 0.1- 1.0%). Είναι γνωστό ότι τόσο το CO2 όσο και το CH4 είναι τα κυριότερα αέρια που σχετίζονται με το φαινόμενο του θερμοκηπίου, ωστόσο το CH4 έχει 25 φορές μεγαλύτερο δυναμικό συμβολής στο φαινόμενο σε σύγκριση με το CO2. Επιπλέον, στην παγκόσμια αέρια ρύπανση ως πολύ σημαντικοί ρύποι θεωρούνται οι πτητικές οργανικές ενώσεις (Volatile Organic Compounds, VOCs), οι οποίες είναι υψηλού κινδύνου ουσίες με σοβαρές επιπτώσεις στην ατμόσφαιρα και στην υγεία του ανθρώπου. Ως εκ τούτου η ανάπτυξη καταλυτών υψηλής δραστικότητας και θερμικής σταθερότητας για την πλήρη οξείδωσή τους και κατ’ επέκταση τον έλεγχο των εκπομπών τους, είναι υψηλής περιβαλλοντικής σημασίας. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η απόδοση περοβσκιτών La1-xSrxMnO3 και των καταλυτών Ir/La1-xSrxMnO3 ως προς τη βαθιά οξείδωση μεθανίου. Οι φορείς LSxM παρασκευάστηκαν με την μέθοδο της συγκαταβύθισης και η εναπόθεση νανοσωματιδίων Ir στους LSxM πραγματοποιήθηκε με την μέθοδο του υγρού́ εμποτισμού. Η καταλυτική τους δραστικότητα μελετήθηκε σε θερμοκρασιακό εύρος 400-900οC και σε συνθήκες περίσσειας οξυγόνου (1% CH4 + 5 %Ο2 σε ισορροπία με He σε 1 bar) με wGHSV=90 000 mL/g*h (FΤ=75 mL/min). Επιπλέον, μελετήθηκε η απόδοση των περοβσκιτών La1-xSrxMnO3 για την πλήρη οξείδωση C3Η8 και C3H6. Το θερμοκρασιακό εύρος μελέτης τους ήταν 200οC-800oC και 100oC-700οC αντίστοιχα και οι αντιδράσεις πραγματοποιήθηκαν σε συνθήκες περίσσειας οξυγόνου (0.33% C3H8 +5% Ο2 σε ισορροπία με He σε 1 bar) και (0.5% C3H6 + 5% Ο2 σε ισορροπία με He σε 1 bar) με wGHSV=90000 mL/g*h (FΤ=75 mL/min). Η καταλυτική ενεργότητα και η θερμική σταθερότητα των καταλυτών μελετήθηκε βάσει διαφόρων πρωτοκόλλων επεξεργασίας των καταλυτών (δηλ., αναγωγής, οξείδωσης και γήρανσης). Στόχος ήταν η μελέτη της επίδρασης που έχει η σταδιακή αντικατάσταση της Α-θέσης του περοβσκίτη (La) από́ Sr στις ιδιότητες του και στην καταλυτική́ του συμπεριφορά́ στις υπό́ μελέτη αντιδράσεις. Επιπλέον, για να πραγματοποιηθεί μία συσχέτιση της δομής των περοβσκιτών και της ενεργότητας τους αξιολογήθηκαν οι φυσικοχημικές και δομικές ιδιότητες των υλικών μέσω διαφόρων τεχνικών χαρακτηρισμού ( XRD, BET-BJH, H2-TPR, H2- Chem).Από τα αποτελέσματα των πειραμάτων της καταλυτικής οξείδωσης του μεθανίου, διαπιστώθηκε ότι η βασική παράμετρος που επηρεάζει τη δραστικότητα των καταλυτικών υλικών που μελετήθηκαν, ήταν ο βαθμός (Χ) αντικατάστασης της θέσης Α=La από το Sr και όχι τόσο η προσθήκη του Ir, το οποίο προκάλεσε μικρή αναστολή της δραστικότητας, αντί για ενίσχυση, όταν βρισκόταν σε οξειδωμένη κατάσταση (IrO2) ενώ αξιοσημείωτη αλλά όχι μεγάλη ενίσχυση όταν βρισκόταν στη μεταλλική του κατάσταση (Ir0). Οι κύριοι παράγοντες μέσω των οποίων η παράμετρος Χ επηρέασε τη δραστικότητα των υλικών, ήταν οι αλλαγές που προκλήθηκαν στην ειδική επιφάνεια των υλικών και την αναγωγιμότητα, παράμετροι που δρουν συνεργατικά. Η ενεργότητα των υλικών ακολούθησε μια ανεστραμμένη ηφαιστειακή συμπεριφορά ως συνάρτηση του Χ με τους πιο ενεργούς καταλύτες να είναι το ζεύγος LS00M-Ir/LS00M και τους λιγότερο ενεργούς το ζεύγος LS50M-Ir/LS50M. Καταγράφηκαν μεγάλες διαφορές στην T50 (περίπου 300oC) μεταξύ των καταλυτών με τη μεγαλύτερη και μικρότερη δραστικότητα. Η ανασταλτική επίδραση που προκάλεσε η προσθήκη Ir στην ενεργότητα του περοβσκίτη LSxM αποδόθηκε σε μερικό φράξιμο των πόρων και κατά συνέπεια σε μείωση του αριθμού των ενεργών θέσεων, σε συνδυασμό με τη χαμηλή ενεργότητα των σωματιδίων IrO2. Για τους προ-ανηγμένους καταλύτες, η μεταλλική κατάσταση του ιριδίου (Ir0) ενίσχυσε τη δραστικότητα, ιδίως σε χαμηλές θερμοκρασίες. Στην περίπτωση της καταλυτικής οξείδωσης των VOCs, C3H8 και C3H6 σε περοβσκίτες LSxM, διαπιστώθηκε ότι τόσο η σύνθεση του περοβσκίτη LSXM (δηλ., το ποσοστό αντικατάστασης του La από Sr, x) όσο και η οξειδωμένη ή ανηγμένη κατάσταση αποτελούν παραμέτρους που προκαλούν διαφοροποιήσεις στην καταλυτική ενεργότητα των υλικών, προκαλώντας μετατοπίσεις στην T50 έως και ~100oC. Η επίδρα

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες