23383

ساخت و ارزيابي عملكرد كاتاليست هاي نانوساختار NiO-CaO-Al2O3 جهت توليد هيدروژن در فرآيند ريفرمينگ گليسرول با بخار آب

كارشناسي ارشد

مهندسي شيمي- ترموسينتيك و كاتاليست

1400

1399/12/19

دكتر سيد مهدي علوي- دكتر مهران رضايي

مهندسي شيمي، نفت و گاز

در اين پژوهش از كاتاليست NiO/CaO-Al2O3 جهت توليد هيدروژن از طريق فرآيند ريفرمينگ بخار گليسرول استفاده شده است. نيكل به دليل قابليت شكستن پيوندهاي C-H، O-H و C-C و به تبع آن افزايش پيشروي واكنشهاي موجود در فرآيند ريفرمينگ بخار گليسرول به عنوان فاز فعال انتخاب شده است. همچنين اكسيد آلومينيوم به دليل سطح ويژهي بالا و اكسيد كلسيم به دليل خواص بازي در ساختار پايه مورد استفاده قرار گرفتهاند. جهت تعيين تركيب بهينهي كاتاليست، در ابتدا بارگذاري يكسان نيكل (15 درصد جرمي) بر روي 6 تركيب درصد مولي مختلف از پايهي CaO-Al2O3 (5/0، 1، 2، 4، 6، ∞ : Al/Ca) مورد بررسي قرار گرفته و پايهي 1CaO-2Al2O3 به عنوان پايهي بهينه انتخاب گرديده است. در ادامه، عملكرد 5 بارگذاري مختلف نيكل (5/2، 5، 10، 15، 20 درصد وزني) بر روي پايهي بهينه بررسي شده است. نهايتاً كاتاليست %15NiO/1CaO-2Al2O3 با تبديل 9/98 درصدي گليسرول و انتخابپذيري 85/99 درصدي گاز هيدروژن در دماي ℃700 به عنوان كاتاليست بهينه انتخاب شده و تست پايداري نشان داده است كه اين كاتاليست عملكرد مناسب خود را در مدت زمان 15 ساعت از زمان فرآيند حفظ كرده است. همچنين تأثير شرايط عملياتي فرآيند از قبيل نسبت خوراك (WGMR)، سرعت فضايي (GHSV)، دماي احيا و همچنين تأثير دماي كلسيناسيون بر روي اين نمونه مورد بررسي قرار گرفته است. پايهها به روش مكانيكي-شيميايي و نمونههاي داراي فاز فعال نيكل به روش تلقيح مرطوب سنتز شدهاند. همچنين آناليزهاي مشخصهيابي XRD، BET، FTIR، TPR و SEM بر روي نمونههاي سنتز شده انجام شده است.

1400/01/31

Preparation and Evaluation of Nanostructure NiO/CaO-Al2O3 Catalysts Performance for Hydrogen Production via Glycerol Steam Reforming

3/9/2021 12:00:00 AM

In this study, NiO/CaO-Al2O3 catalyst has been used to produce hydrogen via glycerol steam reforming process. Nickel has been selected as the active phase due to its ability to break C-H, O-H and C-C bonds and consequently increase the progress of glycerol steam reforming reactions. Aluminum oxide and calcium oxide have also been used in the support structure due to high specific surface area and alkaline features, respectively. To determine the optimal catalyst composition, initially the same Ni loading (15% wt) was impregnated on 6 different molar ratios of CaO-Al2O3 (Al/Ca: 0.5, 1, 2, 4, 6, ∞) and then 1CaO-2Al2O3 support was selected as the optimal composition. In following, the performance of 5 different Ni loadings (2.5, 5, 10, 15 and 20% wt) on the optimal support is investigated. Finally, 15% NiO/1CaO-2Al2O3 catalyst with 98.90% glycerol conversion and 99.85% hydrogen selectivity at 700℃ was selected as the optimal catalyst. Stability tests have shown that this catalyst maintains its suitable performance within 15 hours of time on stream. The effect of operation conditions such as water-glycerol molar ratio (WGMR), gas hourly space velocity (GHSV), reduction temperature and also the effect of calcination temperature on this sample have been investigated. The supports were synthesized by mechanochemical method and the samples with active phase were synthesized by wet impregnation method. Also XRD, BET, FTIR, TPR and SEM analysis were also performed on the synthesized samples.

توليد هيدروژن , ريفرمينگ بخار گليسرول , كاتاليست نانوساختار NiO/CaO-Al2O3

hydrogen production , glycerol steam reforming , nanostructure NiO/CaO-Al2O3 catalyst