Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας της κας Χριστίνας Παπαζαχαρία

με θέμα: «ΞΗΡΗ ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΔΙΜΕΤΑΛΛΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΜΟΝΟΜΕΤΑΛΛΙΚΟΥΣ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ Νi-Ir και Ni»

Πέμπτη 8 Οκτωβρίου 2020, Ώρα: 12:30 Αίθουσα: tuc-gr.zoom.us/j/87539298705

 

Παρουσίαση Διπλωματικής Εργασίας της κας Χριστίνας Παπαζαχαρία

με θέμα:   «ΞΗΡΗ ΑΝΑΜΟΡΦΩΣΗ ΒΙΟΑΕΡΙΟΥ ΣΕ ΔΙΜΕΤΑΛΛΙΚΟΥΣ ΚΑΙ ΜΟΝΟΜΕΤΑΛΛΙΚΟΥΣ ΚΑΤΑΛΥΤΕΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ Νi-Ir και Ni»

Πέμπτη 8 Οκτωβρίου 2020, Ώρα: 12:30 Αίθουσα: https://tuc-gr.zoom.us/j/87539298705?pwd=RHltZEwzQ2FpWEtZN1FoNzk5MmtMdz09

Εξεταστική Επιτροπή

  • Καθηγητής         Ιωάννης Γεντεκάκης (επιβλέπων)
  • Επίκουρος Καθηγητής  Νικόλαος Ξεκουκουλωτάκης
  • Επίκουρη Καθηγήτρια   Παρασκευή Παναγιωτοπούλου

Περίληψη:

 

 Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την καταλυτική συμπεριφορά του διμεταλλικού καταλύτη νικελίου-ιριδίου Ni-Ir και του μονομεταλλικού καταλύτη νικελίου Ni, όπως επίσης και  την επίδραση των στηριζόμενων φορέων που αφορούν την Αλούμινα, Αλούμινα-Σύρια-Ζιρκόνια και Σύρια-Ζιρκόνια κατά την διεργασία της ξηρή αναμόρφωση βιοαερίου (DRM). Πιο συγκεκριμένα, η διεργασία της ξηρής αναμόρφωσης βιοαερίου αφορά την αντίδραση του διοξειδίου του άνθρακα CO2 και του μεθανίου CH4 με παραγωγή προϊόντων υδρογόνου H2 και μονοξειδίου του άνθρακα CO. Η διεργασία αυτή έχει αποκτήσει μεγάλο περιβαλλοντικό και βιομηχανικό πλεονέκτημα για δύο πολύ σημαντικούς λόγους. Αρχικά, μέσω αυτής της διεργασίας γίνεται εκμετάλλευση των δύο αέριων ρύπων και πιο συγκεκριμένα του CO2 και του CH4, δύο αέρια που θεωρούνται σημαντικά στη συμβολή του φαινομένου του θερμοκηπίου. Επίσης, το CO2 και το CH4 αποτελούν τα κύρια συστατικά του βιοαερίου και του φυσικού αερίου που είναι σχετικά φθηνές πρώτες ύλες για την παραγωγή syngas, δηλαδή αερίου σύνθεσης  H2CO και την μετέπειτα χρήση αυτού ως καύσιμο σε διάφορες εφαρμογές. Αυτό κρίνεται ιδιαίτερα σημαντικό, αφού πλέον το H2 θεωρείται το καύσιμο του μέλλοντος για παραγωγή ηλεκτρισμού.

Εν συνεχεία, για την πειραματική διαδικασία που αφορά την μελέτη της αντίδρασης, η σύσταση των αντιδρώντων που επιλέχθηκε είναι ισομοριακή CO2CH4=11. Όσον αφορά την περιεκτικότητα των καταλυτών σε ενεργά μέταλλα, για τον διμεταλλικό καταλύτη Ni-Ir η περιεκτικότητα είναι 1 % w.t Ir-10 % w.t Ni, ενώ για το μονομεταλλικό καταλύτη Ni είναι 1 % w.t Ni. Αυτοί οι καταλύτες είναι υποστηριγμένοι σε τρείς διαφορετικούς φορείς. Εκτός, από την κοινή ευρέως χρησιμοποιούμενη αλούμινα γ-Al2O3, θα μελετηθούν και φορείς μικτών οξειδίων και πιο συγκεκριμένα σύριας CeO2 και ζιρκόνιας ZrO2 - CZ και συνδυασμό αυτών των δύο με την αλούμινα ACZ. Γενικότερα, ο ρόλος των φορέων είναι αρκετά σημαντικός όσον αφορά την ενίσχυση της καταλυτικής δραστηριότητας και στον περιορισμό της εναπόθεσης άνθρακα και κυρίως κατά τις διεργασίες της ξηρής αναμόρφωσης μεθανίου. Ειδικότερα,  εξετάζονται οι επιδράσεις που έχουν οι φορείς στην ενεργότητα των καταλυτών  Ni-Ir και Ni, μέσω της μελέτης της σταθερότητας των καταλυτών για θερμοκρασία σταθερή στους T=750 ℃, καθώς και την συμπεριφορά τους ως προς την απόδοση για ένα εύρος θερμοκρασιών. Επιπρόσθετα, εξετάζεται και η επίδραση άλλων παραμέτρων κατά την λειτουργία των καταλυτών, που είναι η αναγωγή και οι διαδοχικές οξειδώσεις που επιδέχονται, κατά τις οποίες μελετάται η ανθεκτικότητα και η απόδοση των καταλυτών σε αυτές.

Από τα αποτελέσματα που προκύπτουν, τόσο οι καταλύτες Νικελίου Ni όσο και οι διμεταλλικοί καταλύτες Νικελίου-ΙριδίουNi-Ir που εξετάστηκαν, φαίνεται να μην παρουσιάζουν την τάση συσσωρευτικής εναπόθεσης άνθρακα στην επιφάνεια τους, που είναι και ο βασικός λόγος απενεργοποίησης τους στη αναμόρφωση υδρογονανθράκων. Επιπλέον ενδιαφέρον παρουσιάζεται γύρω από τους μελετώμενους καταλύτες ως προς την σταθερότητα που προσδίδουν μετά τις οξειδωαναγωγικές μεταβολές που επιδέχονται.  Επίσης, όσον αφορά την απόδοση τους στις υψηλές θερμοκρασίες παρατηρήθηκε ότι μεγαλύτερη ενεργότητα παρουσιάζουν οι καταλύτες Ni και Ni-Ir  οι οποίοι είναι στηριζόμενοι στο φορέα αλούμινας γ-Al2O3. Χαμηλότερες αποδόσεις παρουσιάζουν οι καταλύτες Ni-Ir και Ni στηριζόμενοι σε φορείς αλούμινας-σύριας-ζιρκόνιας ACZ και σύριας-ζιρκόνιας CZ, αντίστοιχα.