Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Получение биоэтанола и его использование в производстве высококачественного водорода в процессе парового риформинга на Co-Pt катализаторе в мембранном реакторе на основе Pd

https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.060-076

Полный текст:

Аннотация

На сегодняшний день сложилось общее мнение, что ископаемые виды топлива являются исчерпаемыми ресурсами, а выбросы углекислого газа и других вредных продуктов стали основной причиной глобального потепления и изменения климата. Во главу угла поставлен вопрос снижения зависимости от ископаемого топлива и сокращения выбросов парникового газа. Биомасса представляет собой возобновляемый ресурс, который можно использовать в производстве биодизельного топлива и биоэтанола. Биоэтанол, который можно получить в избытке, называется также зеленым этанолом, получаемым из биомассы в результате биологических процессов. При этом мембранные реакторы представляют собой продвинутую инновационную технологию получения и одновременного восстановления высококачественного водорода на одном и том же этапе.

В настоящей работе представлен эффективный процесс среднетемпературного парового риформинга биоэтанола при температуре 400 °C в тонком мембранном реакторе на основе палладия (металлический слой толщиной около 5 мм), заполненном некоммерческим биметаллическим катализатором Co(10%)Pt(3%)/CeO2-ZrO2-Al2O3 при объемной скорости от 1 900 ч-1 до 4 800 ч-1 и реакционном давлении от 1,5 бар до 2,0 бар. Для производства высококачественного водорода натуральная смесь биоэтанола, полученная промышленным способом, подается в мембранный реактор, где при условиях 400 °C, 2 бар и 1 900 ч-1 достигается 60 % конверсии этанола (по сравнению с 40 % в равнозначном традиционном реакторе) и восстанавливается до 70 % водорода чистотой выше 99 %, полученного в ходе реакции парового риформинга биоэтанола. Это позволяет производить водород, который можно использовать в топливных элементах протонообменной мембраны, и, соответственно, использовать зеленый биоэтанол в качестве носителя водорода.

Об авторах

А. Иулианелли
Институт мембранных технологий Национального исследовательского совета
Италия

Адольфо Иулианелли, доктор наук в области химии и материаловедения в Университете Калабрии (Козенца, Италия); научный сотрудник Института мембранных технологий Итальянского национального исследовательского центра; доцент

Scopus ID: 14066007500

д. 17/C, ул. П. Буцци, c/o Университет Калабрии, Ренде, CS 87036



В. Пальма
Университет Салерно
Италия

Винченцо Пальма, профессор промышленной химии и наноструктурированных катализаторов для энергетики и окружающей среды, Кафедра промышленного машиностроения

д. 132, ул. Джованни Паоло II, Фишано, SA 84084



Дж. Багнато
Институт мембранных технологий Национального исследовательского совета
Италия

Джузеппе Багнато, доктор химических наук, научный сотрудник по биопереработке морепродуктов в университете Хериота-Уатта

д. 17/C, ул. П. Буцци, c/o Университет Калабрии, Ренде, CS 87036



К. Руокко
Университет Салерно
Италия

Кафедра промышленного машиностроения

д. 132, ул. Джованни Паоло II, Фишано, SA 84084



Я. Хуанг
Нанкинский технический университет
Китай

Государственная лаборатория материаловедения и химической инженерии, Институт химической инженерии

д. 5, Син-Мо-Фан ш., Нанкин, 210009



Т. Н. Везироглу
Международная ассоциация водородной энергетики
Соединённые Штаты Америки

Турхан Н. Везироглу, доктор наук (теплообмен), профессор, президент Международной ассоциации водородной энергетики, почетный профессор университета Майами

5794 SW 40 ул. #303, Майами, Флорида, 33155



А. Базиле
Институт мембранных технологий Национального исследовательского совета
Италия

Анджело Базиле,  доктор физических наук, старший научный сотрудник Института мембранных технологий (ITM) Итальянского национального исследовательского совета (CNR); профессор кафедры химического машиностроения

д. 17/C, ул. П. Буцци, c/o Университет Калабрии, Ренде, CS 87036



Список литературы

1. Fischer G., Schrattenholzer L. Biomass. Bioen, 2001;20:151.

2. Trane R., Dahl S., Skjøth Rasmussen M.S., Jensen A.D. Int. J. Hydrogen En., 2012;37:6447.

3. Llorca J., Corberán V.C., Divins N.J., Fraile R.O., Taboada E. Hydrogen frombioethanol, Ch. 7, in: L.M. Gandia, G. Arzamendi, P.M. Dieguez (Eds.). Renewable Hydrogen Technologies, Elsevier, 2013, pp. 1–472. ISBN: 978-0-444-56352-1.

4. Song H., Zhang L., Watson R.B., Braden D., Ozkan U.S. Catal. Today, 2007;129:346.

5. Iulianelli A., Basile A. Catal. Sci. Techn., 2011;1:366.

6. Haga F., Nakajima T., Yamashita K., Mishima S. React. Kinet.Catal. Lett., 1998;63:253.

7. Drioli E., Brunetti A., DiProfio G., Barbieri G. Green Chem., 2012;14:1561.

8. Yun S., Lim H., Oyama S.T. J. Membr. Sci., 2012;409–410:222.

9. Lin W.-H., Liu Y.-C., Chang H.-F. Int. J. Hydrogen En., 2010;35:12961.

10. Murmura M.A., Patrascu M., Annesini M.C., Palma V., Ruocco C., Sheintuch M. Int. J. Hydrogen En., 2015;40:5837.

11. Hedayati A., Le Corre O., Lacarrière B., Llorca J. Int. J. Hydrogen En., 2015;40:3574.

12. Iulianelli A., Liguori S., Huang Y., Basile A. J. Power Sou., 2015;273:25.

13. Visconti C.G., Lietti L., Forzatti P., Zennaro R. Appl. Catal. A Gen., 2007;330:49.

14. Espinal R., Anzola A., Adrover E., Roig M., Chimentao R., Medina F., Lopez E., Borio D., Llorca J. Int. J. Hydrogen En., 2014;39:10902.

15. Papadias D.D., Lee S.H.D., Ferrandon M., Ahmed S. Int. J. Hydrogen En., 2010;35:2004.

16. Basile A., Pinacci P., Iulianelli A., Broglia M., Drago F., Liguori S., Longo T., Calabrò V. Int. J. Hydrogen En., 2011;36:2029.

17. Seelam P.K., Liguori S., Iulianelli A., Pinacci P., Drago F., Calabrò V., Huuhtanen M., Keiski R., Piemonte V., Tosti S., De Falco M., Basile A. Catal.Today., 2012;193:42.

18. Silva da A.M., Mattos L.V., Múnera J., Lombardo E., Noronha F.B., Cornaglia L. Int. J. Hydrogen En., 2015;40:4154.

19. Shu S., Huang Y., Hu X., Fan Y., Xu N. J. Phys. Chem. C, 2009;113:19618.

20. Yu J., Hu X., Huang Y. Sep. Purif. Tech., 2010;70:314.

21. Tanaka D.A.P., Nagase M.A.L.T., Okazaki J., Wakui Y., Mizukami F., Suzuki T.M. Adv. Mater., 2006;18:630.

22. Li H., Goldbach A., Li W., Xu H. J. Membr. Sci., 2007;299:130.

23. Mateos-Pedrero C., Silva H., Pacheco Tanaka D.A., Liguori S., Iulianelli A., Basile A., Mendes A. Appl. Catal. B Env., 2015;174:67.

24. Sanz R., Calles J.A., Alique D., Furones L., Ordóñez S., Marín P., Corengia P., Fernandez E. Int. J. Hydrogen En., 2011;36:15783.

25. Nair B.K.R., Choi J., Harold M.P. J. Membr. Sci., 2007;288:67.

26. Itoh N., Akiha T., Sato T. Catal. Today, 2005;104:231.

27. Rothenberger K.S., Cugini A.V., Howard B.H., Killmeyer R.P., Ciocco M.V., Morreale B.D., Enick R.M., Bustamante F., Mardilovich I.P., Ma Y.H. J. Membr. Sci., 2004;244:55.

28. Zhang X., Xiong G., Yang W. J. Membr. Sci., 2008;314:67.

29. Yun S., Oyama S.T. J. Membr. Sci., 2011;375:28.

30. Mardilovich P.P., She Y., Ma Y.H., Rey M.H. AIChE J., 1998;44:310.

31. Maneerung T., Hidajat K., Kawi S. J. Membr. Sci., 2014;452:127.

32. Wang L., Yoshiie R., Uemiya S. J. Membr. Sci., 2007:306:1.

33. Nam S.E., Lee K.H. J. Membr. Sci., 2001;192:177.

34. Peters T.A., Tucho W.M., Ramachandran A., Stange M., Walmsley J.C., Holmestad R., Borg A., Bredesen R. J. Membr. Sci., 2009;326:572.

35. Ryi S.K., Li A., Lim C.J., Grace J.R. Int. J. Hydrogen En., 2011;36:9335.

36. Sanz R., Calles J.A., Ordóñez S., Marín P., Alique D., Furones L. J. Membr. Sci., 2013;446:410.

37. Straczewski G., Völler-Blumenroth J., Beyer H., Pfeifer P., Steffen M., Felden I., Heinzel A., Wessling M., Dittmeyer R. Chem. Eng. Proc., 2014;81:13.

38. Goldbach A., Bao F., Qi C., Bao C., Zhao L., Hao C., Jiang C., Xu H. Int. J. Greenh. Gas. Contr., 2015;33:69.

39. Woo R.J., Moon D., Sang L.D., Lee D., Hong S. Theor. Appl. Chem. Eng., 2004:10:1024.

40. Padilla R., Benito M., Rodrìguez L., Serrano A., Munoz G., Daza L. Int. J.Hydrogen En., 2010;35:8921.

41. Lendzion-Bieluń Z., Jędrzejewski R., Arabczyk W. Cent. Eur. J. Chem., 2011;9:834.

42. Norman A., Perrichon V., Bensaddik A., Lemaux S., Bitter H., Koningsberger D. Top. Catal., 2001;17:363.

43. Iulianelli A., Basile A. Int. J. Hydrogen En., 2010;35:3170.

44. Mironova E.Y., Ermilova M.M., Orekhova N.V., Muraviev D.N., Yaroslavtsev A.B. Catal. Today, 2014;236:64.

45. Borgognoni F., Tosti S., Vadrucci M., Santucci A. Int. J. Hydrogen En., 2013;38:1430.

46. Li Y., Ding W., Jin X., Yu J., Hu X., Huang Y. Int. J. Hydrogen En., 2015;40:3528.

47. Palma V., Castaldo F., Ciambelli P., Iaquaniello G. Clean. Techn. Env. Pol., 2012;14:973.


Для цитирования:


Иулианелли А., Пальма В., Багнато Д., Руокко К., Хуанг Я., Везироглу Т.Н., Базиле А. Получение биоэтанола и его использование в производстве высококачественного водорода в процессе парового риформинга на Co-Pt катализаторе в мембранном реакторе на основе Pd. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2020;(1-6):60-76. https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.060-076

For citation:


Iulianelli A., Palma V., Bagnato G., Ruocco C., Huang Y., Veziroğlu N., Basile A. From Bioethanol Exploitation to High Grade Hydrogen Generation: Steam Reforming Promoted by a Co-Pt Catalyst in a Pd-Based Membrane Reactor. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2020;(1-6):60-76. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.060-076

Просмотров: 234


ISSN 1608-8298 (Print)