Späť

Produkcia vodíka katalyzovaným pyrolýznym rozkladom metánu katalyzátormi na báze CNTs

Production of hydrogen by catalyzed pyrolysis of methane with CNTs based catalysts

Mgr. Branislav Erdelyi
Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Prírodovedecká fakulta
Ústav fyzikálnych vied
Park Angelinum 9, 040 01 Košice

Abstrakt:
Uhlíkové nanorúrky (MWCNTs) so svojimi vlastnosťami spĺňajú kritéria ako nosič kovových častíc v katalytických procesoch. Práve schopnosť homogénneho rozmiestnenia častíc na ich povrchu a zachovanie nanorozmeru, zvyšuje hodnotu merného povrchu. Mokrou impregnačnou metódou je možné pripraviť tento typ katalyzátora kde soli kovov slúžia ako prekurzory kovových častíc. Po aktivácii a prečistení MWCNTs v roztoku silných kyselín. Nasleduje samotné naviazanie kovov v alkalickom prostredí s prídavkom etanolu (pre lepšiu disperziu) a formaldehydu, ako redukčného činidla. Práve tieto pomery reagencií ovplyvňujú výslednú štruktúru a veľkosť častíc naviazaných na CNTs. V pyrolýznom rozklade metánu v neoxidačnej atmosfére mali CuMWCNTs a ZnMWCNTs katalyzátory aktivitu podobnú samotným nanorúrkam, najviac do dvadsať cyklov (vo všetkých prípadoch: 1,5 ml metánu na cyklus, návažok katalyzátora v pyrolýznom reaktore 1 mg, teplota 900°C, tlak 101325 Pa). Maximálny výťažok v prípade CuMWCNTs bol 14%, ZnMWCNTs mal 19.5% a MWCNTs len 12,7%. V prípade ZnCuMWCNTs katalyzátora bola výťažnosť najlepšia a to 49%. Pričom táto kombinácia kovov, ešte predĺžila životnosť katalyzátora na viac ako 110 cyklov. Vo všetkých katalyzátoroch bola pozorovaná nevyhnutná deaktivácia.

Kľúčové slová:
Vodík, Metán, Katalyzátor, CNTs, Pyrolýza

Abstract:
Carbon nanotubes (MWCNTs) with their properties satisfy standards as support for metal particles in catalysis. They are capable of homogenous distribution of the particles on their surface and preserving nano-size of it, what also increases value of the specific surface area. By wet impregnation method is possible to prepare this type of catalyst, where metals salts are the precursors of metal particles. After activation and purification of MWCNTs in solution of strong acids follows an attachment of the particles in alkali environment, with addition of ethanol (for better dispersion) and formaldehyde as reduction agent. A ratio of above mentioned reagents has strong influence to resultant structure and size of metal particles distributed on MWCNTs surface. In the pyrolysis decomposition of methane the CuMWCNTs and ZnMWCNTs catalysts had the same activity as pristine MWCNTs, which was maximally up to 20th cycle (in all cases: 1.5 mL methane per cycle, mass of catalyst in reactor 1.5 mg, temperature 900°C, pressure 101325 Pa). Maximum hydrogen yield with application of CuMWCNTs was 14%, with ZnMMWCNTs was 19.5% and wiht pristine MWCNTs was 12.7%. In the case of ZnCuMWCNTs was obtained the best yield 49%, and its activity was over 110 cycles. Therefore the combination of two metals attached on MWCNTs had strong influence to activity and endurance of catalyst. The inevitable deactivation was observed in all catalysts.

Keywords:
Hydrogen, Methane, CNTs, Catalyst, Pyrolysis

Späť