تأثیر افزودن آلومینا روی نانوکاتالیست CuO - ZnO به روش احتراقی جهت تولید هیدروژن از متانول
[پایاننامه]
/رضا شکرانی
: مهندسی شیمی
، ۱۳۹۳
۸۶ ص
چاپی - الکترونیکی
کتابنامه در آخر پایان نامه
کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی
۱۳۹۳/۰۶/۰۰
صنعتی سهند
استفاده از پیلهای سوختی برای تولید انرژی مورد نیاز وسایل نقلیه بسیار مورد اهمیت است .از میان سوختهای مختلف که توانایی تولید هیدروژن درجا مورد نیاز پیل سوختی را دارا هستند، متانول به عنوان بهترین گزینه مطرح است .فرآیند ریفورمینگ متانول با بخار آب، در بین روشهای تولید هیدروژن از متانول دارای بیشترین بازدهی تولید H۲ است .کاتالیستهای مس بنیان این فرآیند عملکرد بهتری از خود نشان میدهند و برای بهبود عملکرد آنها از روشهای گوناگون سنتز و اضافه کردن تقویت کنندههای ساختاری استفاده میشود .روشهای مرسوم آماده سازی کاتالیستهای این فرآیند تلقیح و رسوبی میباشند .در این تحقیق بنا بر این است که از روش نوین سنتز احتراقی با استفاده از سوخت اوره، نانوکاتالیست CuO/ZnO/Al۲O۳ تهیه شود و کاربردی بودن این روش در عملکرد کاتالیستی ارزیابی شود .علاوه بر آن برای تعیین اثر افزودن آلومینا نمونههایی با مقادیر متفاوت آلومینا نیز تهیه شده است .از آنالیزهای XRD ،FESEM ،BET ،PSD ، FTIR وdot Mapping - EDX برای تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی کاتالیستها استفاده شد .آنالیز XRD سنتز موفقیت آمیز کریستالهای CuO و ZnO را نشان داد و همچنین پایین آمدن میزان بلورینگی را با افزایش آلومینا تأیید نمود .تصاویر FESEM در وهله اول نانوساختار بودن کاتالیستهای سنتز شده به روش احتراقی را اثبات کرد و همچنین نشان داد که با افزودن آلومینا مورفولوژی سطحی بهتر میشود .در تصاویری که از سطح نمونه دیده شد حفراتی در اندازههای متفاوت دیده میشود که این حفرات حاصل خروج ناگهانی گازهای متصاعد شده هنگام احتراق هستند و میتوانند نقش مثبتی در بهبود دسترسی به عمق کاتالیست ارائه دهند .آنالیز تعیین سطح ویژه نتایج حاصل از FESEM را تأیید کرد و نشان داد که افزودن آلومینا بهبود سطح را در پی دارد .نتایج EDX اولا نشان دادند که آلومینا در ساختار وجود دارد و ثانیا هیچ گونه تجمعی از ذرات مس و روی بر روی سطح وجود ندارد و پراکندگی ذرات مناسب است .برای ارزیابی عملکرد نانوکاتالیستها در فرآیند ریفورمینگ متانول با بخار آب سامانه ارزیابی کاتالیستی در مرکز تحقیقات راکتور و کاتالیست دانشگاه صنعتی سهند ساخته شد .با حصول اطمینان از صحت نانوکاتالیستها ارزیابی فرآیندی آنها در فشار اتمسفریک و در محدوده دمایی ۲۰۰ - ۳۰۰ درجه انجام شد .این تستها موفقیت روش سنتز احتراقی اوره-نیترات را در تولید کاتالیستهای فعال نشان داد .به طور کلی افزایش آلومینا افزایش میزان تبدیل متانول و کاهش مقدار CO تولیدی را دربر داشت .نمونه C۴Z۴A۲.۵ به عنوان بهترین نمونه از نظر تبدیل بالا و انتخاب پذیری پایین کربن مونو اکسید شناخته شد .این نانوکاتالیست در ارزیابی پایداری نیز موفق عمل کرد و توانست پس از گذشت ۹۶ ساعت تنها حدود ۳۰ از تبدیل متانول را از دست دهد