-
شماره ركورد
27090
-
پديد آورنده
امير قرباني
-
عنوان
ساخت و ارزيابي كاتاليستهاي نانوساختار نيكل مورد استفاده در ريفرمينگ استيك اسيد با بخار آب براي توليد هيدروژن
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
-
سال تحصيل
1398
-
تاريخ دفاع
1401/06/29
-
استاد راهنما
دكتر مهران رضايي-دكتر سيدمهدي علوي
-
دانشكده
مهندسي شيمي
-
چكيده
وجود تركيبات فراوان حامل هيدروژن در طبيعت باعث مي¬شود تا هيدروژن براي تأمين نيازهاي انرژي آينده مورد توجه زيادي قرار گيرد. زيست توده فراوان يكي از منابع نويد بخش توليد هيدروژن است. اين مسئله، علاوه بر اينكه مشكلات دفع زباله هاي كشاورزي را برطرف مي¬كند، وابستگي به انرژي¬هاي فسيلي را براي انرژي مورد نياز كاهش مي¬دهد. روغن زيستي مشتق شده از زيست توده مي تواند روشي كارآمد براي توليد هيدروژن باشد. اسيد استيك جز اصلي روغن زيستي است و به طور گسترده توسط محققان در سراسر جهان به عنوان يكي از مواد اوليه براي توليد هيدروژن مورد مطالعه قرار گرفته است. هيدروژن را مي¬توان از طريق اسيد استيك و با استفاده از فرآيند ريفرمينگ كاتاليستي بخار توليد كرد كه از نظر ترموديناميكي امكان پذير و مورد بررسي قرار گرفته است. از ميان كاتاليستهاي مورد استفاده در اين واكنش، كاتاليست نيكل -آلومينا، علاوه بر اينكه برمبناي دو ماده¬ي اقتصادي است، داراي عملكردي مناسب نيز مي¬باشد. در اين پژوهش ابتدا تاثير ميزان بارگذاري نيكل (5، 5/7، 10، 5/12، 15، 5/17 و 20 درصد وزني) در عملكرد كاتاليستي كاتاليست Ni-Al2O3 تهيه شده به روش نوين و ساده مكانيكي-شيميايي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان دادند كه سنتز مكانيكي-شيميايي جهت ساخت كاتاليستهاي Ni-Al2O3 مؤثر بوده و اين نمونهها داراي سطح ويژهي m2/g 215-185بودند. كاتاليست ساخته شده با 5/17% نيكل ميزان تبديل 99% و بازده هيدروژن 70% را براي توليد حداكثر هيدروژن در دماي350 تا°C 600 دارد و به عنوان كاتاليست بهينه انتخاب گرديد. با توجه به تشكيل كربن در اين فرايند و نقش آن در غيرفعال¬سازي كاتاليست، بررسي اثر افزودن ارتقادهنده¬هاي مختلف براي كاهش ميزان تشكيل كربن بر روي كاتاليست و افزايش پايداري با استفاده از تركيبات Mg، K، Cr و Ce، با مقدار 5 درصد جرمي انجام شد. در ميان اين فلزات، پتاسيم كاهش بيشتري را در تشكيل كربن و افزايش پايداري كاتاليست از خود نشان داد و به عنوان ارتقادهنده مناسب در اين پژوهش انتخاب شد. در ادامه، اثر افزودن درصدهاي مختلف پتاسيم (1، 3 و 5 درصد وزني) مورد بررسي قرار گرفت. در ميان مقادير مورد بررسي، كاتاليست با محتواي 3% وزني پتاسيم، هم داراي ميزان تبديل استيك اسيد بالا و درحدود 9/95% ، هم پايداري كامل در 6 ساعت و هم تشكيل كربن كمتر نسبت به نمونه بدون ارتقادهنده بود. همچنين تاثير دماي كلسيناسيون، نسبت بخارآب به خوراك، سرعت فضايي گاز (GHSV) و دماي احيا براي دو كاتاليست بهينه مورد بررسي قرار گرفت. علاوه بر اين، خواص شيميايي و فيزيكي كاتاليستهاي تهيه شده نيز با استفاده از آناليزهاي مختلف شامل XRD، BET،TPR ، FESEM و TPO مورد ارزيابي قرار گرفت.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/07/10
-
عنوان به انگليسي
Preparation and evaluation of nickel nanostructured catalysts in acetic acid steam reforming for hydrogen production
-
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
امير قرباني
-
چكيده به لاتين
The presence of hydrogen-carrying compounds in abundance in nature make hydrogen a great source of energy for future energy needs. Abundant biomass is one of the promising sources of hydrogen production. This not only solves the problems of agricultural waste disposal but also reduces our dependence on fossil fuels for the energy we need. Biomass-derived bio-oils can be an efficient way to produce hydrogen. Acetic acid is a major component of bio-oils and has been widely studied by researchers around the world as one of the components of the bio-oil test for hydrogen production. Hydrogen can be produced by acetic acid using a catalytic steam reforming process that is thermodynamically feasible and has been investigated. Among the catalysts used in this reaction, the nickel-based alumina catalysts have been considered as potential catalysts due to the acceptable price and catalytic performance. In this study, the effect of nickel loading (5, 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5, and 20 wt.%) on the catalytic performance of Ni-Al2O3 catalyst prepared by a new and simple mechanochemical method was investigated. The results showed that the mechanochemical synthesis was effective for the fabrication of Ni-Al2O3 catalysts and these samples had a specific surface area of 185-215 m2/g. The catalyst with 17.5% nickel has a conversion rate of 99% and a hydrogen yield of 70% for maximum hydrogen production at 350 to 600 ° C and this catalyst was selected as the optimal catalyst. Considering the formation of carbon in this process and its role in deactivating the catalyst, the effect of adding different promoters to reduce the amount of carbon formation on the catalyst and increase its stability using Mg, K, Cr, and Ce compounds was studied. Among these promoters, potassium showed a more significant decrease in carbon formation and increased catalyst stability and based on these results it was selected as a suitable promoter in this research. The effect of adding different percentages of potassium (1, 3, and 5wt.%) was also investigated. Among the evaluated values, the catalyst with 3% potassium content had a high acetic acid conversion rate of about 95.9%, with high stability during 6 hours, and less carbon formation than the sample without promoter. Also, the effect of calcination temperature, steam-to-feed ratio, gas space velocity (GHSV), and reduction temperature were investigated for two optimal catalysts. In addition, the chemical and physical properties of the prepared catalysts were evaluated using various analyzes including XRD, BET, TPR, FESEM and, TPO.
-
كليدواژه هاي فارسي
ريفرمينگ كاتاليستي , استيك اسيد , توليد هيدروژن , سنتز مكانيكي-شيميايي , ريفرمينگ با بخارآب , كاتاليست¬هاي نانوساختار نيكل
-
كليدواژه هاي لاتين
Catalytic reforming , acetic acid , hydrogen production , mechanical-chemical synthesis , steam reforming , nickel nanostructured catalysts
-
Author
Amir Ghorbani
-
SuperVisor
Dr. Mehran Rezaei - Dr. Seyed Mehdi Alavi
-
لينک به اين مدرک :