Συντάχθηκε 01-04-2016 16:01
από Sotiris Fanourgiakis
Email συντάκτη: sfanourgiakis<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
-
Κύρια: απόφοιτος προπτυχιακός ΜΗΠΕΡ.
Άλλες ιδιότητες: απόφοιτος ΜΔΕ/Διδ. Γενικό
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Γενικού Τμήματος
Κατεύθυνση:Ενεργειακές και Περιβαλλοντικές Χημικές Τεχνολογίες
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
κ. Φανουργιάκη Σωτήρη
με θέμα: "Αναμόρφωση Βιοαερίου σε προηγμένα καταλυτικά συστήματα"
Τριμελής επιτροπή
Καθηγητής Ιωάννης Γεντεκάκης (επιβλέπων)
Καθηγητής Καλλίθρακας-Κόντος Νικόλαος
Επίκουρη Καθηγήτρια Παρασκευή Παναγιωτοπούλου
Τόπος: Κτίριο Επιστημών, Εργαστήριο Φυσικοχημείας και Χημικών Διεργασιών
Ημέρα: Δευτέρα 4/4/2016 ώρα 12:00 -13:00
Περίληψη
Η διεργασία της ξηρής αναμόρφωσης του βιοαερίου έχει αποκτήσει ερευνητικό και βιομηχανικό ενδιαφέρον για τους εξής λόγους: α) την εκμετάλλευση δύο αερίων (του CO2 και του CH4) που συμβάλλουν σημαντικά στην πρόκληση του φαινομένου του θερμοκηπίου και β) την παραγωγή αερίου σύνθεσης (CO/H2), ιδιαιτέρως υδρογόνου: το H2 θεωρείται πλέον το καύσιμο του μέλλοντος. Η εκμετάλλευση του γίνεται κυρίως μέσω των κυψελίδων καυσίμου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, με εφαρμογές σε πολλούς τομείς συμπεριλαμβανομένου του αυτοκινήτου και του διαστήματος. Το μεθάνιο είναι ο υδρογονάνθρακας με το μεγαλύτερο ενδιαφέρον προς αυτή την κατεύθυνση, καθώς είναι το βασικό συστατικό του βιοαερίου που παράγεται πλέον ελεγχόμενα σε μεγάλες ποσότητες στις εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού των αστικών-βιομηχανικών αποβλήτων.
Η αναμόρφωση του βιοαερίου μπορεί να γίνει είτε με ατμό (ατμό- αναμόρφωση) είτε με CO2 (ξηρή αναμόρφωση) είτε με μικτό τρόπο (H2O και CO2).
CH4+H2O → CO+3H2 (ΔΗο=206kj/mol) (ατμό- αναμόρφωση)
CH4+CO2 → 2CO+2H2 (ΔΗο=240kj/mol) (ξηρή αναμόρφωση)
Η ξηρή αναμόρφωση παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον καθώς: α) αποτελεί τρόπο χρήσης του CO2 που είναι αέριο που συμβάλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου και αποτελεί ένα από τα βασικά συστατικά του βιοαερίου σε αναλογία περίπου 50/50 με το μεθάνιο και β) πραγματοποιείται σε άνυδρες συνθήκες με αποτέλεσμα να αποφεύγεται η δύσκολη και υψηλού κόστους διαχείριση του ατμού.
Διάφορα καταλυτικά συστήματα έχουν δοκιμαστεί επιτυχώς στην ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου με το Ni να συγκεντρώνει το μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Όμως το σημαντικότερο πρόβλημα είναι η εναπόθεση άνθρακα, η οποία είναι υπεύθυνη για την απενεργοποίηση των καταλυτών. Ο συνδυασμός Ir και Ni έχει δείξει μια ενδιαφέρουσα αποτρεπτικότητα στην εναπόθεση άνθρακα, πράγμα που τους δίνει μια δυναμική για πρακτική εφαρμογή ως καταλύτες ξηρής αναμόρφωσης μεθανίου ή και άλλων υδρογονανθράκων.
Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν οι καταλύτες 55wt%Ni/YSZ, 2wt%Ir-55wt%Ni/GDC, 2wt%Ir-55wt%Ni/YSZ, 3wt%Au-51,1wt%Ni/GDC, 3wt%Au-51,1wt%Ni/YSZ, Ni/Al2O3(βιομηχανικός), με στόχο τη ανάδειξη των καταλυτών εκείνων που παρουσιάζουν υψηλή απόδοση και αντίσταση στην εναπόθεση άνθρακα που θα υποβάθμιζε την απόδοσή τους με τον χρόνο κατά την ξηρή αναμόρφωση του CH4. Από τη μελέτη των καταλυτών στην ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου διαπιστώθηκε ότι η ενεργότητα τους βελτιώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας, καθώς και ότι οι καταλύτες που περιείχαν Ir είχαν μεγαλύτερη καταλυτική ενεργότητα από τους αντίστοιχους που περιείχαν Au. Επίσης μελετήθηκε και ένας μονομεταλλικός καταλύτης ιριδίου ο 1wt%Ir/Al2O3 για την πληρέστερη κατανόηση της συμπεριφοράς της φάσης του Ιριδίου στην υπό μελέτη καταλυτική διεργασία. Το συμπέρασμα που προέκυψε είναι πως παρά την υψηλή του απόδοση, όταν επεξεργαστεί σε κύκλους οξείδωσης-αναγωγής είναι έντονα επιζήμιο για την απόδοση του λόγω εκτεταμένης συσσωμάτωσης.
