بررسی عوامل مؤثر در مرحله فعالسازی با استفاده از زیرلایه آلکوکسیدی حاوی نانوذرات پالادیوم بهمنظور ساخت غشای کامپوزیتی پالادیومی چگال جهت استفاده در خالصسازی هیدروژن
[پایاننامه]
/ابوالحسن نوروزی
: مهندسی شیمی
۱۳۹۴
۱۱۶ ص
چاپی - الکترونیکی
کتابنامه در آخر پایان نامه
کارشناسی ارشد
طراحی فرآیندهای جداسازی
۱۳۹۴/۰۹/۰۰
صنعتی سهند
هیدروژن یک حامل انرژی عاری از کربن، سازگار با محیط زیست و جایگزین مناسبی برای سوختهای فسیلی میباشد .هیدروژن از روشهای مختلفی تولید میشود .هیدروژن تولیدشده با هر فرآیندی، ناخالصیهایی از جملهCH۴ ،CO۲ ، CO و غیره را دارا میباشد که باید از هیدروژن جدا شوند .لذا جداسازی و تخلیص گاز هیدروژن بهویژه برای کاربرد در پیلهای سوختی، یک فرآیند ضروری است .غشاهای کامپوزیتی پالادیومی بهدلیل عبوردهی بالای هیدروژن و گزینشپذیری نامحدود هیدروژن بهویژه در دماهای بالا، جهت تولید هیدروژن با خلوص بالا مورد توجه قرار گرفتهاند .در این پژوهش، روش بهبودیافتهی ( ELP بهکارگیری روش سل-ژل بهبودیافته با استفاده از فرآیند تلقیح در مرحلهی فعالسازی برای نشاندن نانوذرات پالادیوم بر روی آن) جهت ساخت غشای کامپوزیتی پالادیومی چگال بهکار گرفته شد که هدف اصلی این پژوهش میباشد .همچنین پارامترهایی از قبیل تأثیر میزان زبری سطح لایهی آلکوکسیدی بر روی سنتز لایهی غشایی و غلظت نمک پالادیوم در مرحلهی تلقیح مورد بررسی قرار خواهد گرفت .بهمنظور بهبود چسبندگی بین لایهی پالادیوم و لایهی فعالسازی، از یک بار پوششدهی لایهی آلکوکسیدی حاوی نانوذرات پالادیوم استفاده گردید که زبری نسبی سطح لایهی آلکوکسیدی نیز حفظ گردید .با وجود اینکه لنگرهای ضعیف جهت بهبود پیوند مکانیکی ایجاد گردید ولی لایهی فعالسازی نسبتا صاف و همگنی تشکیل شد .جهت بررسی میزان جذب نانوذرات پالادیوم بر روی لایهی بوهمیت، از دو حالت برای فعالسازی سطح نگهدارندهی سرامیکی اصلاحشده، استفاده گردید" :پوششدهی لایهی بوهمیت- عملیات حرارتی تفجوشی لایهی بوهمیت- فرآیند تلقیح- عملیات حرارتی جهت احیا "و" پوششدهی لایهی بوهمیت- فرآیند تلقیح- عملیات حرارتی تفجوشی لایهی بوهمیت- عملیات حرارتی جهت احیا ."نتایج آنالیزها نشان داد در حالتی که از فرآیند تلقیح قبل از کلسیناسیون و احیا استفاده گردیده است، میزان قابل قبولی از نانوذرات پالادیوم بر روی سطح لایهی آلکوکسیدی تشکیل شده است .همچنین در این حالت توزیع یکنواخت و مناسبی از نانوذرات پالادیوم تأیید گردید .جهت افزایش سایتهای فعال کاتالیستی نیز از دو محلول پالادیوم با غلظتهای متفاوت در فرآیند تلقیح استفاده شد .در نهایت به روشELP ، لایهی غشایی پالادیومی نازکی با ضخامتm۳ - ۲بر روی سطح نگهدارندهی سرامیکی فعالشده در حالت دوم ساخته شد .تست عبوردهی آرگون، چگال و عاری از نقص بودن غشا را تأیید نمود .تستهای شار عبوری هیدروژن خالص در محدودهی دمایی۴۵۰ - ۵۲۵ درجه و فشار عملیاتی bar۱ نشان داد که شار عبوری از غشای ساختهشده در حدود /۰۰۸ mol.m۰میباشد .نتایج بهدست آمده حاکی از عملکرد بسیار خوب غشای ساختهشده در عبوردهی هیدروژن بود؛ بهنحوی که فاکتور گزینشپذیری ایدهآل H۲ /Ar در حدود ۳۰۰ اندازهگیری شد .علاوه بر این، تستهای عبوردهی هیدروژن از مخلوطهای دوتایی Ar- H۲،N۲- H۲،CH۴- H۲،CO۲ - H۲وCO - H۲تحت دمای ۵۰۰ درجه و محدودهی فشاری bar ۱-۳ انجام شد .نتایج حاصل حاکی از آن بود که میزان ناچیزی از گازهایCH۴ ، CO۲ و CO در جریان خوراک، در دماهای بالا روی سطح کاتالیستی غشا تجزیه میشوند که باعث ایجاد پدیدهی ککزایی روی سطح غشا میگردد و کارایی غشا را کاهش میدهد .تستهای طولانیمدت در دمای ۵۰۰ درجه، پایداری حرارتی، شیمیایی و مکانیکی غشای کامپوزیتی پالادیومی را تأیید نمود