alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2015.21.029alternative-222Research ArticleКАТАЛИЗCATALYSISВЫБОР НОСИТЕЛЯ КАТАЛИЗАТОРА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ МОНООКИСИ УГЛЕРОДА ПРИ РЕФОРМИНГЕ ЭТАНОЛАA CATALYST SUPPORTER TO LOWER THE CARBON MONOXIDE CONTENT IN ETHANOL REFORMINGЛапинН. В.LapinN. V.

канд. техн. наук, ст. научный сотрудник ИПТМ РАН

PhD, major scientific associate, IMT RAS

lapin@iptm.ruБежокВ. С.BezhokV. S.

мл. научный сотрудникИПТМ РАН

PhD, scientific associate, IMT RAS

lapin@iptm.ruГринькоВ. В.GrinkoV. V.

канд. хим. наук, мл. научный сотрудник ИПТМ РАН

scientific associate, IMT RAS

lapin@iptm.ruВяткинА. Ф.VyatkinA. F.

д-р физ.-мат. наук, профессор, зам.директора ИПТМ РАН

Doctor of Science, professor, deputy director of IMT RAS

lapin@iptm.ruИнститут проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН (ИПТМ РАН) 142432 г. Черноголовка, Московская обл., ул. Акад. Осипьяна, д. 6РоссияInstitute of Microelectronics Technology and High Purity Materials RAS (IMT RAS) 6 Acad. Osipyan str., Chernogolovka, Moscow reg., 142432, RussiaRussian Federation201507042016021216221Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/222

Проведено экспериментальное сравнение состава продуктов каталитического водно-парового реформинга этанола на никелевом катализаторе, нанесенном на различные носители: оксиды цинка и кремния, молекулярные сита – с целью получения минимального содержания моноокиси углерода. Исследования проведены в интервале температур 250-400 °С. Показана довольно высокая эффективность этих катализаторов при конверсии этанола при относительно низких температурах для получения смеси, богатой водородом, пригодной для питания топливных элементов. Основными продуктами конверсии являются водород, метан, моноокись и двуокись углерода. Минимальное содержание моноокиси углерода наблюдается при температуре реформинга 400 °С и использовании в качестве носителя катализатора оксида цинка и молекулярных сит в отличие от оксида кремния, где при 400 °С концентрация моноокиси углерода в продуктах реформинга составляет 11 об.%.

Catalytic water-vapor reforming of ethanol on nickel catalysts on various support (zinc and silicon oxides and molecular sieves) was performed in the temperature range 250-400 °C in order to determine a product with a minimum carbon monoxide content. At low temperature these catalysts showed a fairly high efficiency in ethanol conversion, giving a mixture with high hydrogen content suitable to supply fuel cells. The major conversion products were hydrogen, methane, carbon monoxide and dioxide. The minimum carbon monoxide content in the products was observedat 400 °C reforming with the catalyst on zinc oxide support and with molecular sieves. The 400 °C reforming with the catalyst on silicon oxide support gave products with carbon monoxide concentration of 11 vol.%.

катализэтанолреформингкатализаторводородметанмоноокись углеродадвуокись углеродаcatalysisethanolreformingcatalysthydrogenmethanecarbon monoxidecarbon dioxideReferencesMorgenstern D.A., Fornango J.P. Low-temperature reforming of ethanol over copper-plated raney nickel: a new route to sustainable hydrogen for transportation // Energy & Fuels. 2005. Vol. 19, No. 4. P. 1708-1716.Morgenstern D.A., Fornango J.P. Low-temperature reforming of ethanol over copper-plated raney nickel: a new route to sustainable hydrogen for transportation // Energy & Fuels. 2005. Vol. 19, No. 4. P. 1708-1716.Haryanto A., Fernando S., Murali N., Adhikari S. Current Status of Hydrogen Production Techniques by Steam Reforming of Ethanol: A Review // Energy & Fuels. 2005. Vol. 19, No. 5. P. 2098-2106.Haryanto A., Fernando S., Murali N., Adhikari S. Current Status of Hydrogen Production Techniques by Steam Reforming of Ethanol: A Review // Energy & Fuels. 2005. Vol. 19, No. 5. P. 2098-2106.Lovón A.S.P., Lovón-Quintana J.J., Almerindo G.I., Valença G.P., Bernardi M.I.B., Araújo V.D., Rodrigues T.S., Robles-Dutenhefner P.A., Fajardo H.V. Preparation, structural characterization and catalytic properties of Co/CeO2 catalysts for the steam reforming of ethanol and hydrogen production // J. of Power Sources. 2012. Vol. 216. P. 281-289.Lovón A.S.P., Lovón-Quintana J.J., Almerindo G.I., Valença G.P., Bernardi M.I.B., Araújo V.D., Rodrigues T.S., Robles-Dutenhefner P.A., Fajardo H.V. Preparation, structural characterization and catalytic properties of Co/CeO2 catalysts for the steam reforming of ethanol and hydrogen production // J. of Power Sources. 2012. Vol. 216. P. 281-289.Chica A., Sayas S. Effective and stable bioethanol steam reforming catalyst based on Ni and Co supported on all-silica delaminated ITQ-2 zeolite // Catalysis Today. 2009. Vol. 146, No. 1-2. P. 37-43.Chica A., Sayas S. Effective and stable bioethanol steam reforming catalyst based on Ni and Co supported on all-silica delaminated ITQ-2 zeolite // Catalysis Today. 2009. Vol. 146, No. 1-2. P. 37-43.Ciambelli P., Palma V., Ruggiero A. Low temperature catalytic steam reforming of ethanol. 1. The effect of the support on the activity and stability of Pt catalysts // Appl. Catalysis B: Environmental. 2010. Vol. 96, No. 1-2. P. 18-27.Ciambelli P., Palma V., Ruggiero A. Low temperature catalytic steam reforming of ethanol. 1. The effect of the support on the activity and stability of Pt catalysts // Appl. Catalysis B: Environmental. 2010. Vol. 96, No. 1-2. P. 18-27.Ciambelli P., Palma V., Ruggiero A. Low temperature catalytic steam reforming of ethanol. 2. Preliminary kinetic investigation of Pt/CeO2 catalysts // Appl. Catalysis B: Environmental. 2010. Vol. 96, No. 1-2. P. 190-197.Ciambelli P., Palma V., Ruggiero A. Low temperature catalytic steam reforming of ethanol. 2. Preliminary kinetic investigation of Pt/CeO2 catalysts // Appl. Catalysis B: Environmental. 2010. Vol. 96, No. 1-2. P. 190-197.Aboudheir A., Akande A., Idem R., Dalai A. Experimental studies and comprehensive reactor modeling of hydrogen production by the catalytic reforming of crude ethanol in a packed bed tubular reactor over a Ni/Al2O3 catalyst // Int. J. Hydrogen Energy. 2006. Vol. 31, No. 6. P. 752-761.Aboudheir A., Akande A., Idem R., Dalai A. Experimental studies and comprehensive reactor modeling of hydrogen production by the catalytic reforming of crude ethanol in a packed bed tubular reactor over a Ni/Al2O3 catalyst // Int. J. Hydrogen Energy. 2006. Vol. 31, No. 6. P. 752-761.Llorca J., Homs N., Sales J., Piscina P. Efficient Production of Hydrogen over Supported Cobalt Catalysts from Ethanol Steam Reforming // J. Catalysis. 2002. Vol. 209, No. 2. P. 306-317.Llorca J., Homs N., Sales J., Piscina P. Efficient Production of Hydrogen over Supported Cobalt Catalysts from Ethanol Steam Reforming // J. Catalysis. 2002. Vol. 209, No. 2. P. 306-317.Galvita V.V., Semin G.L., Belyaev V.D., Semikolenov V.A., Tsiakaras P., Sobyanin V.A. Synthesis gas production by steam reforming of ethanol // Appl. Catalysis A: General. 2001. Vol. 220, No. 1-2. P. 123-127.Galvita V.V., Semin G.L., Belyaev V.D., Semikolenov V.A., Tsiakaras P., Sobyanin V.A. Synthesis gas production by steam reforming of ethanol // Appl. Catalysis A: General. 2001. Vol. 220, No. 1-2. P. 123-127.Klouz V., Fierro V., Denton P., Katz H., Lisse J.P., Bouvot-Maudiut S., Mirodatos C. Ethanol reforming for hydrogen production in a hybrid electric vehicle: process optimization // J. of Power Sources. 2002. Vol. 105, No. 1. P. 26-34.Klouz V., Fierro V., Denton P., Katz H., Lisse J.P., Bouvot-Maudiut S., Mirodatos C. Ethanol reforming for hydrogen production in a hybrid electric vehicle: process optimization // J. of Power Sources. 2002. Vol. 105, No. 1. P. 26-34.Kugai J., Velu S., Song C. Low-temperature reforming of ethanol over CeO2-supported Ni-Rh bimetallic catalysts for hydrogen production // J. Catalysis Letters. 2005. Vol. 101, No. 3-4. P. 255-264.Kugai J., Velu S., Song C. Low-temperature reforming of ethanol over CeO2-supported Ni-Rh bimetallic catalysts for hydrogen production // J. Catalysis Letters. 2005. Vol. 101, No. 3-4. P. 255-264.Garcia E., Laborde M. Hydrogen production by the steam reforming of ethanol: Thermodynamic analysis // Int. J. Hydrogen Energy. 1991. Vol.16, No. 5. P. 307-312.Garcia E., Laborde M. Hydrogen production by the steam reforming of ethanol: Thermodynamic analysis // Int. J. Hydrogen Energy. 1991. Vol.16, No. 5. P. 307-312.Vasudeva K., Mitra N., Umasankar P., Dhingra S.C. Steam reforming of ethanol for hydrogen production: Thermodynamic analysis // Int. J. Hydrogen Energy. 1996. Vol. 21, No. 1. P. 13-18.Vasudeva K., Mitra N., Umasankar P., Dhingra S.C. Steam reforming of ethanol for hydrogen production: Thermodynamic analysis // Int. J. Hydrogen Energy. 1996. Vol. 21, No. 1. P. 13-18.Freni S., Maggio G., CavallaroS. Ethanol steam reforming in a molten carbonate fuel cell: a thermodynamic approach // J. of Power Sources. 1996. Vol. 62, No. 1. P. 67-73.Freni S., Maggio G., CavallaroS. Ethanol steam reforming in a molten carbonate fuel cell: a thermodynamic approach // J. of Power Sources. 1996. Vol. 62, No. 1. P. 67-73.Ioannides T. Thermodynamic analysis of ethanol processors for fuel cell applications // J. of Power Sources. 2001. Vol. 92, No. 1-2. P. 17-25.Ioannides T. Thermodynamic analysis of ethanol processors for fuel cell applications // J. of Power Sources. 2001. Vol. 92, No. 1-2. P. 17-25.Лапин Н.В., Редькин А.Н., Бежок В.С., Вяткин А.Ф. Получение водорода каталитическим пиролизом этанола на никелевом катализаторе // Журнал физической химии. 2009. Т. 83, № 10. С. 1-5. / Lapin N.V., Red'kin А.N., Bežok V.S., Vâtkin А.F. Polučenie vodoroda katalitičeskim pirolizom ètanola na nikelevom katalizatore // Žurnal fizičeskoj himii. 2009. T. 83, № 10. S. 1-5.Лапин Н.В., Редькин А.Н., Бежок В.С., Вяткин А.Ф. Получение водорода каталитическим пиролизом этанола на никелевом катализаторе // Журнал физической химии. 2009. Т. 83, № 10. С. 1-5. / Lapin N.V., Red'kin А.N., Bežok V.S., Vâtkin А.F. Polučenie vodoroda katalitičeskim pirolizom ètanola na nikelevom katalizatore // Žurnal fizičeskoj himii. 2009. T. 83, № 10. S. 1-5.Лапин Н.В., Бежок В.С. Низкотемпературный реформинг этанола на никель-медном катализаторе // Журнал прикладной химии. 2011. Т. 84, № 6. С. 983-987. / Lapin N.V., Bežok V.S. Nizkotemperaturnyj reforming ètanola na nikel'-mednom katalizatore // Žurnal prikladnoj himii. 2011. T. 84, № 6. S. 983-987.Лапин Н.В., Бежок В.С. Низкотемпературный реформинг этанола на никель-медном катализаторе // Журнал прикладной химии. 2011. Т. 84, № 6. С. 983-987. / Lapin N.V., Bežok V.S. Nizkotemperaturnyj reforming ètanola na nikel'-mednom katalizatore // Žurnal prikladnoj himii. 2011. T. 84, № 6. S. 983-987.Лапин Н.В., Бежок В.С., Вяткин А.Ф. Получение водорода для питания топливных элементов низкотемпературной конверсией этанола на катализаторах Ni/ZnO и Ni-Cu/ZnO // Журнал прикладной химии. 2014. Т. 87, № 5. С. 619-623. / Lapin N.V., Bežok V.S., Vâtkin А.F. Polučenie vodoroda dlâ pitaniâ toplivnyh èlementov nizkotemperaturnoj konversiej ètanola na katalizatorah Ni/ZnO i Ni-Cu/ZnO // Žurnal prikladnoj himii. 2014. T. 87, № 5. S. 619-623.Лапин Н.В., Бежок В.С., Вяткин А.Ф. Получение водорода для питания топливных элементов низкотемпературной конверсией этанола на катализаторах Ni/ZnO и Ni-Cu/ZnO // Журнал прикладной химии. 2014. Т. 87, № 5. С. 619-623. / Lapin N.V., Bežok V.S., Vâtkin А.F. Polučenie vodoroda dlâ pitaniâ toplivnyh èlementov nizkotemperaturnoj konversiej ètanola na katalizatorah Ni/ZnO i Ni-Cu/ZnO // Žurnal prikladnoj himii. 2014. T. 87, № 5. S. 619-623.Da Costa-Serra J.F., Guil-Lopez R., Chica A. Co/ZnO and Ni/ZnO catalysts for hydrogen production by bioethanol steam reforming. Influence of ZnO support morphology on the catalytic properties of Co and Ni active phases // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35, No. 13. P. 6709-6716.Da Costa-Serra J.F., Guil-Lopez R., Chica A. Co/ZnO and Ni/ZnO catalysts for hydrogen production by bioethanol steam reforming. Influence of ZnO support morphology on the catalytic properties of Co and Ni active phases // Int. J. Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35, No. 13. P. 6709-6716.Homs N., Llorca J., Piscina P. Low-temperature steam-reforming of ethanol over ZnO-supported Ni and Cu catalysts: The effect of nickel and copper addition to ZnO-supported cobalt-based catalysts // Catalysis Today. 2006. Vol. 116, No. 3. P. 361-366.Homs N., Llorca J., Piscina P. Low-temperature steam-reforming of ethanol over ZnO-supported Ni and Cu catalysts: The effect of nickel and copper addition to ZnO-supported cobalt-based catalysts // Catalysis Today. 2006. Vol. 116, No. 3. P. 361-366.Garcia V.M., Lopez E., Serra M., Llorca J. Dynamic modeling of a three-stage low-temperature ethanol reformer for fuel cell application // J. of Power Sources. 2009. Vol. 192, No. 1. P. 208-215.Garcia V.M., Lopez E., Serra M., Llorca J. Dynamic modeling of a three-stage low-temperature ethanol reformer for fuel cell application // J. of Power Sources. 2009. Vol. 192, No. 1. P. 208-215.Casanovas A., Leitenburg C., Trovarelli A., Llorca J. Ethanol steam reforming and water gas shift reaction over Co– Mn/ZnO catalysts // Chem. Eng. J. 2009. Vol. 154, No. 1-3. P. 267-273.Casanovas A., Leitenburg C., Trovarelli A., Llorca J. Ethanol steam reforming and water gas shift reaction over Co– Mn/ZnO catalysts // Chem. Eng. J. 2009. Vol. 154, No. 1-3. P. 267-273.Casanovas A., Roig M., Leitenburg C., Trovarelli A., Llorca J. Ethanol steam reforming and water gas shift over Co/ZnO catalytic honeycombs doped with Fe, Ni, Cu, Cr and Na // Int. J. of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35, No. 15. P. 7690-7698.Casanovas A., Roig M., Leitenburg C., Trovarelli A., Llorca J. Ethanol steam reforming and water gas shift over Co/ZnO catalytic honeycombs doped with Fe, Ni, Cu, Cr and Na // Int. J. of Hydrogen Energy. 2010. Vol. 35, No. 15. P. 7690-7698.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.