شماره ركورد
34585
پديد آورنده
محمدعلي چاجي
عنوان
ساخت و ارزيابي نانو پودر اسپينل آلومينات منيزيم و كاربرد آن در ريفرمينگ خشك متان
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي شيمي
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/30
استاد راهنما
دكتر مهران رضايي و دكتر سيد مهدي علوي املشي
استاد مشاور
ندارد
دانشكده
مهندسي شيمي
چكيده
ريفرمينگ ريفرمينگ خشك متان (DRM) بهعنوان روشي براي تبديل همزمان متان (CH₄) و دياكسيد كربن (CO₂) به گاز سنتز، از اهميت صنعتي و زيستمحيطي برخوردار است. تشكيل كك و غيرفعال شدن كاتاليستها چالشهاي اصلي اين فرايند هستند. اين پژوهش با هدف بهبود فعاليت و پايداري كاتاليست نيكل بر پايه اسپينل آلومينات منيزيم (Ni/MgAl₂O₄) انجام شده است. پايه كاتاليست با روش مكانيكي-شيميايي و فاز نيكل با روش تلقيح مرطوب سنتز گرديد. نيكل به دليل فعاليت ذاتي بالا و هزينه پايين انتخاب شد. بارگذاريهاي نيكل (5 تا 15 درصد وزني) بررسي شدند و 5/12 درصد وزني با تبديل متان 3%/74 و پايداري 10 ساعته با عفت فعاليت %3 بهعنوان مقدار بهينه تعيين گرديد. اين كاتاليست تحت شرايط عملياتي (سرعت فضايي گازml/(h.gr) 18000 و نسبت خوراك 1=CO2/CH4) ارزيابي شد. افزودن اكسيد باريوم (1 تا 10 درصد وزني) بررسي گرديد و 3 درصد وزني باريوم بهترين پايداري را ارائه داده است. تحليل TPR جابهجايي قلههاي احيايي به دماهاي پايينتر (حدود °C760) را تأييد كرده است و دادههاي TPO كاهش تشكيل كك را نشان داده است. مشخصات ساختاري كاتاليست بهينه (12.5Ni/3BaO-MgAl₂O₄) شامل اندازه كريستاليتnm 8/11، سطح ويژه m²/g 1/79، حجم حفرات cm³/g 474/0 و ميانگين اندازه حفرات nm 5/10 بوده است. آزمونهاي راكتوري در بازه °C550 -700 انجام شدند و در °C 700، تبديل متان %5/77 و دياكسيد كربن %2/79 بهدست آمده است. در آزمون پايداري 10 ساعته، افت فعاليت %8/0 بوده است. دماي كلسيناسيون °C 650 اتصال فلز-پايه را بهبود بخشيده است. افزودن 3 درصد وزني باريوم و كلسيناسيون در °C 650، فعاليت و پايداري را بهطور قابلتوجهي افزايش داده است. بررسي پايداري در شرايط صنعتي پيشنهاد ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/11/29
عنوان به انگليسي
Manufacturing and evaluation of magnesium spinel aluminate nano powder and its application in methane dry reforming
تاريخ بهره برداري
10/23/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدعلي چاجي
چكيده به لاتين
Dry reforming of methane, as a route for the simultaneous conversion of CH₄ and CO₂ to syngas, has industrial and environmental significance; nevertheless, catalyst stability and carbon deposition remain major challenges in this process. This study has been conducted to enhance the activity and stability of the MgAl₂O₄ spinel support and to reduce coking. Given its suitable intrinsic activity in DRM, lower cost compared with noble metals, and industrial availability, nickel oxide was selected as the active phase. In the first step, various nickel oxide loadings were evaluated in terms of activity and stability, and a loading of 12.5 wt.% was determined as the optimum. Subsequently, to improve performance, barium oxide was added to the catalyst. TPR results have shown a shift of reduction peaks to lower temperatures, and TPO data have confirmed a marked decrease in coke formation compared with the sample without barium oxide. Reactor tests were carried out over the temperature range of 550–700 °C, and at 700 °C under the test conditions, the methane conversion was about 78% and the carbon dioxide conversion was about 79%. In a 10-hour stability test, the activity drop was 3% for the barium-free sample and 1% for the Ba-promoted sample. Examination of calcination temperature in the 550–650 °C range has shown that the specific surface area decreases by approximately 30% and the metal–support adhesion has improved. In summary, the results indicate that adding 3 wt.% barium and selecting an appropriate calcination temperature (650 °C) have jointly improved activity, stability, and resistance to coke formation in the Ni/MgAl₂O₄ catalyst.
كليدواژه هاي فارسي
ريفرمينگ خشك متان , گاز سنتز , اكسيد نيكل , اسپينل MgAl₂O₄ , اكسيد باريوم
كليدواژه هاي لاتين
Dry reforming of methane , Syngas , ، Nickel oxide (NiO) , Magnesium aluminate spinel (MgAl₂O₄) , Barium oxide (BaO)
Author
mohammadali chaji
SuperVisor
Dr.mehran rezaei