11158

بررسي كاتاليست‌هاي هيدروكسيدي دو لايه در واكنش انتقال آب-گاز براي توليد هيدروژن

1401

دكتر مهران رضايي

استفاده از هيدروژن خالص در فناوري‌هاي تبديل انرژي به عنوان پيل‌هاي سوختي، به منظور اطمينان از يك راه سازگار با محيط زيست، جهت برآوردن نيازهاي انرژي جهاني پيش‌بيني مي‌شود. بايد توجه نمود كه در توليد هيدروژن خالص براي كاربردهاي پيل سوختي، حضور كربن مونوكسيد در گاز سنتز غني از هيدروژنِ توليد شده، مي‌تواند به طور برگشت ناپذيري آند فلزي را در پيل سوختي از بين ببرد. بنابراين، خالص سازي گاز سنتز با كاهش كربن مونوكسيد از اهميت ويژه‌اي برخوردار است و معمولاً از طريق تبديل كربن مونوكسيد توسط بخار آب به دست مي‌آيد كه به آن واكنش انتقال آب-گاز گفته مي‌شود. واكنش انتقال آب-گاز (WGSR)، يك واكنش گرمازا بين كربن مونوكسيد و بخار آب به منظور توليد هيدروژن و كربن دي اكسيد مي‌باشد. كاتاليست انتقال آب-گاز در ابتدا به شكل كاتاليست‌هاي متداول آهن-كروم براي واكنش‌هاي انتقال دما بالا و كاتاليست‌هاي مس-روي براي واكنش‌هاي انتقال دما پايين آغاز شد. با اين حال، عملكرد اين كاتاليست‌ها در حذف كربن مونوكسيد چندان رضايت بخش نبود. بنابراين، در طول دو دهه گذشته، محققان گزينه‌هاي مختلف تركيبات پايه فلزي را بررسي نموده و آزمايش‌هايي را با استفاده از روش‌هاي ساخت مختلف انجام داده‌اند تا نسل فعلي را از نظر پايداري، كاربرد و فعاليت در دماهاي متوسط بهبود بخشند. در دهه‌هاي گذشته، كاتاليست‌هاي طلاي پايه‌‌دار شده بر روي اكسيدهاي فلزي قابل احيا، به دليل پايداري بالقوه در اتمسفرهاي اكسيد كننده، عدم آتش زايي، عدم نياز به فعالسازي اضافي به عنوان پيش عمليات، فعاليت قابل توجه در واكنش انتقال آب-گاز دما پايين و ويژگي‌هاي خاص الكتروني و ساختاري به عنوان كانديدهاي اميدواركننده براي فرآوري سوخت مورد توجه قرار گرفته‌اند. در ميان انواع تركيبات، سيستم كاتاليستي بر پايه نيكل، به طور خاص هيدروكسيدهاي دو لايه (LDH) نشأت گرفته از اكسيدهاي فلزي، توجه ويژه‌اي را به خود جلب كرده است. اين مواد به عنوان رس آنيوني يا تركيبات شبه هيدروتالسيت شناخته مي‌شوند.NiAl-LDHها تركيباتي با ساختار لايه‌اي منحصر به‌ فرد هستند كه شامل لايه‌هاي هيدروكسيد نيكل و آلومينيم با بار مثبت متوالي، لايه‌هاي هيدروكسيدي آلومينيم و يك فضاي بين لايه‌اي متشكل از آنيون‌هاي قابل تبادلِ خنثي كننده بار و مولكول‌هاي آب است. يكي از ويژگي‌هاي جالب NiAl-LDHها اين است كه با حرارت دادن، مولكول‌هاي آب و آنيون‌هاي بين لايه‌اي را از دست مي‌دهند. اين فرآيند منجر به تشكيل اكسيدهاي فلزي مخلوط NiAl با سطح ويژه بالا، كاتيون‌هاي به خوبي توزيع شده و سايت‌هاي فعال بسيار پراكنده مي‌شود.

10/3/2022 12:00:00 AM

76132

1401/07/21