مطالعه اثر بهبود دهنده ها برعملکرد کاتالیست مبتنی بر نیکل در تجزیه ترموکاتالیستی متان

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

آزماشگاه کاتالیست و مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه کاشان، صندوق پستی 731751167 کاشان

چکیده

در این پژوهش کاتالیست Ni50% و کاتالیست­ های بهبود یافتهM10%Ni-50% که (M=Ce, Mn, Mo, Pd) بر پایه گاما آلومینای نانو بلوری تهیه شده به روش سل ـ ژل برای فرایند تجزیه ترموکاتالیستی متان به هیدروژن بدون اکسیدهای کربن و نانو رشته های کربنی به کار گرفته شدند. کاتالیست­ ها به روش تلقیح تر آماده شده و با روش­های آنالیز پراش پرتوی  X(XRD)، احیای برنامه­ ریزی شده دمایی(TPR) و BET تعیین ویژگی­ها شدند. نتیجه­ ها نشان داد که نمونه­ های تهیه شده دارای ساختار نانو حفره ­ای با مساحت سطح ویژه بالا هستند. مساحت سطح گاما آلومینا به عنوان پایه کاتالیست g/2m 2/188 و کاتالیست­ های بهبود یافته بسته به نوع بهبود دهنده در بازه g/2m8/45-0/89 می­ باشد. نتیجه­ های به­دست آمده از نمودارهای TPR نشان می­ دهد که افزودن پالادیوم احیا پذیری کاتالیست را بهبود می ­دهد. به منظور بررسی عملکرد کاتالیستی نمونه­ ها، واکنش تجزیه ترموکاتالیستی متان در دماهای گوناگون انجام شد و نتیجه ­ها بیانگر آن بود که افزودن پالادیوم، در مقایسه با سایر بهبود­دهنده­ ها عملکرد کاتالیستی را به­طور چشمگیری بهبود می ­دهد. از سویی نتیجه­ های آزمون پایداری نشان داد که معرفی پالادیوم به کاتالیست مبتنی بر نیکل طول عمر کاتالیست را به طور چشمگیری بهبود می ­دهد. همچنین تصویرهای SEM تأیید کرد که کربن به­صورت رشته­ای تولید می ­شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Amin A.M., Croiset E., Constantinou C., Methane Cracking Using Ni Supported on Porous and Non-Porous Alumina Catalysts, Int. J. Hydrogen Energy, 37(11): 9038-9048 (2012).

[2] Fazeli A., Khodadadi A.A., Mortazavi Y., Manafi H., Cyclic Regeneration of Cu/ZnO/Al2O3 Nano Crystalline Catalyst of Methanol Steam Reforming for Hydrogen Production in a Micro-Fixed-Bed Reactor, Iran. Chem. Chem. Eng., (IJCCE), 32(3): 45-59 (2013).

[3] وافری، بهزاد؛ کرمی، حمیدرضا؛ کریمی، غلامرضا، مدل‌سازی فرایند ریفرمینگ گاز‌طبیعی با بخار آب در راکتور غشایی پالادطم ـ نقره برای تولید هیدروژن خالص، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)30: 25 تا 37 (1390).

[4] Li Y., Li D. and Wang G., Methane Decomposition to COx-Free Hydrogen and Nano-Carbon Material on Group 8–10 Base Metal Catalysts: A Review, Catal. Today, 162(1): 1-48 (2011).

[5] Arandiyan H., Peng Y., Liu C., Chang H., Li J., Effects of Noble Metals Doped on Mesoporous LaAlNi Mixed Oxide Catalyst and Identification of Carbon Deposit for Reforming CH4 with CO2, J. Chem. Technol. Biotechnol., 89(3): 372-381. (2014).

[6] Abbas H.F., Wan Daud W.M.A., Hydrogen Production by Methane Decomposition: A Review, Int. J. Hydrogen Energy, 35(3): 1160-1190 (2010).

[7] Wang W., Wang H., Yang Y., Jiang S., Ni–SiO2 and Ni–Fe–SiO2 Catalysts for Methane Decomposition to Prepare Hydrogen and Carbon Filaments, Int. J. Hydrogen Energy, 37(11): 9058-9066 (2012).

[8] Awadallah A.E., Aboul-Enein A.A., Aboul-Gheit A.K., Various Nickel Doping in Commercial Ni–Mo/Al2O3 as Catalysts for Natural gas Decomposition to COx-Free Hydrogen Production, Renewable Energy, 57(0): 671-678 (2013).

[9] Saraswat S.K., Pant K.K., Ni–Cu–Zn/MCM-22 Catalysts for Simultaneous Production of Hydrogen and Multiwall Carbon Nanotubes via Thermo-Catalytic Decomposition of Methane, Int. J. Hydrogen Energy, 36(21): 13352-13360 (2011).

[10] Saraswat S.K., Pant K.K., Synthesis of Hydrogen and Carbon Nanotubes over Copper Promoted Ni/SiO2 Catalyst by Thermocatalytic Decomposition of Methane, J. Nat. Gas Sci. Eng., 13(0): 52-59 (2013).

[11] Amin A.M., Croiset E., Epling W., Review of Methane Catalytic Cracking for Hydrogen Production, Int. J. Hydrogen Energy, 36(4): 2904-2935 (2011).

[12] Bayat N., Rezaei M., Meshkani F., COx-Free Hydrogen and Carbon Nanofibers Production by Methane Decomposition over Nickel-Alumina Catalysts, Korean J. Chem. Eng., 1-10) 2015).

[13] Rahmani S., Rezaei M., Meshkani F., Preparation of Highly Active Nickel Catalysts Supported on Mesoporous Nanocrystalline γ-Al2O3 for CO2 Methanation, J. Ind. Eng. Chem., 20(4): 1346-1352 (2014).

[14] Bayat N., Rezaei M., Meshkani F., Hydrogen and Carbon Nanofibers Synthesis by Methane Decomposition over Ni–Pd/Al2O3 Catalyst, Int. J. Hydrogen Energy, 41(12): 5494-5503 (2016).