Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

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

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВОДНО-ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ ЭТАНОЛА НА КАТАЛИЗАТОРЕ Ni/ZnO В МИКРОКАНАЛЬНОМ РЕАКТОРЕ

https://doi.org/10.15518/isjaee.2016.15-18.112-121

Полный текст:

Аннотация

Водно-паровой реформинг этанола исследовался при различных составах водно-этанольной смеси в интервале температур 250 450 0С в микроканальном реакторе на катализаторе Ni/ZnO, нанесенном на стенки и дно микроканалов. Показана высокая эффективность микроканального реактора для низкотемпературного водно-парового реформинга этанола, что позволяет считать его перспективным для получения водорода и миниатюризации портативных топливных элементов. 

Об авторах

В. В. Гринько
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, Московская обл.
Россия
Валерий Васильевич Гринько: кандидат химтческих наук, младший научный сотрудник


В. С. Бежок
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, Московская обл.
Россия
Владимир Сергеевич Бежок: младший научный сотрудник


Н. В. Лапин
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, Московская обл.
Россия
Николай Васильевич Лапин: кандидат технических наук, старший научный сотрудник


А. Ф. Вяткин
Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, Московская обл.
Россия
Анатолий Федорович Вяткин: доктор физико-математических наук, профессор, зам. директора


Список литературы

1. Макаршин Л.Л., Пармон В.Н. Микроканальные каталитические системы для водородной энергетики // Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. 2006. Т. L, № 6. С. 19–25.

2. Delsman E.R., de Croon M.H.J.M., Pierik A., Kramer G.J., Cobden P.D., Hofmann C., Cominos V., Schouten J.C. Design and operation of a preferential oxidation microdevice for a portable fuel processor // Chem. Eng. Sci. 2004. Vol. 59, No. 22–23. P. 4795– 4799.

3. Llorca J., Casanovas A., Trifonov T., Rodriguez A., Alcubill R. First use of macroporous silicon loaded with catalyst filmfor a chemical reaction: A microreformer for producing hydrogenfrom ethanol steam reforming // J. of Catalysis. 2008. Vol. 255. P. 228–233.

4. Zhou W., Deng W., Lu L., Zhang J. Laser micromilling of microchannel on copper sheet as catalyst support used in microreactor for hydrogen production // Int. J. of hydrogen energy. 2014. Vol. 39, No. 10. P. 4884– 4894.

5. Mei D., Qian M., Liu B., Jin B., Yao Z., Chen Z. A micro-reactor with micro-pin-fin arrays for hydrogen production viamethanol steam reforming // J. Power Sources. 2012. Vol. 205. P. 367–376.

6. Bruschi Y.M., Lopez E., Schbib N.S. et al. Theoretical study of the ethanol steam reforming in a parallelchannel reactor // Int. J. of hydrogen energy. 2012. Vol. 37. P. 1–8.

7. HaoY., Du X., Yang L., Shen Y., Yang Y. Numerical simulation of configuration and catalyst-layereffects on micro-channel steam reforming of methanol // Int. J. of hydrogen energy. 2011. Vol. 36. P. 15611– 15621.

8. Uriz I., Arzamendia G., López E., Llorca J., GandíaL.M.Computational fluid dynamics simulation of ethanol steam reformingin catalytic wall microchannels // Chem. Eng. J. 2011. Vol. 167. P. 603–609.

9. Makarshin L.L., Andreev D.V., Gribovskiy A.G., ParmonV.N. Influence of the microchannel plates design on the efficiency of the methanolsteam reforming in microreactors // Int. J. of hydrogen energy. 2007. Vol. 32. P. 3864–3869.

10. Moharana M.K., Peela N.R., Khandekar S., Kunzru D. Distributed hydrogen production from ethanol in a microfuel processor:Issues and challenges // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2011. Vol. 15. P. 524–533.

11. Haryanto A., Fernando S., Murali N., Adhikari S. Current Status of Hydrogen Production Techniques by Steam Reforming of Ethanol: A Review // Energy & Fuel. 2005. Vol. 19, No. 5. P. 2098–2106.

12. Vaidya P.D, Rodrigues A. E. Insight into steam reforming of ethanol to producehydrogen for fuel cells // Chem. Eng. J. 2006. Vol. 117, No. 1. P. 39–49.

13. Rabenstein G., Hacker V. Hydrogen for fuel cells from ethanol by steam-reforming, partial-oxidationand combined auto-thermal reforming: A thermodynamic analysis //J. of Power Sources. 2008. Vol. 185, No. 2. P. 1293–1304.

14. Palma V., CastaldoF., Ciambelli P., Iaquaniello G.CeO2-supported Pt/Ni catalyst for the renewable and clean H2 production via ethanol steam reforming //Applied Catalysis B: Environmental. 2014. Vol. 145. P. 73–84.

15. Koh A.C.W, Chen L., Leong W.K., et al. Ethanol steam reforming over supported ruthenium andruthenium–platinum catalysts: Comparison of organometallicclusters and inorganic salts as catalyst precursors // Int. J. of hydrogen energy. 2009. Vol. 34. P. 5691–5703.

16. Cai W., Wang F., Van Veen A., Descorme C., Schuurman Y., Shen W., Mirodatos C. Hydrogen production from ethanol steam reformingin a micro-channel reactor // Int. J. of hydrogen energy. 2010. Vol. 35. P. 1152–1159.

17. Gorke O., Pfeifer P., Schubert K. Kinetic study of ethanol reforming in a microreactor // Applied Catalysis A: General. 2009. Vol. 360. P. 232–241.

18. Peela N.R., Mubayi A., Kunzru D. Steam reforming of ethanol over Rh/CeO2/Al2O3 catalystsin a microchannel reactor // Chem. Eng. J. 2011. Vol. 167. P. 578–587.

19. Abdelkader A., Daly H., Saih Y., Morgan K., Mohamed M.A., Halawy S.A., Hardacre C. Steam reforming of ethanol over Co3O4-Fe2O3 mixed oxides // Int. J. of hydrogen energy. 2013. Vol. 38. P. 1–13.

20. Lee Y-K., Kim K-S., Ahn J-G. et al. Hydrogen production from ethanol over Co/ZnO catalyst ina multilayered reformer // Int. J. of hydrogen energy. 2010. Vol. 35. P. 1147–1151.

21. Wang H., Zhang L., Yuan M., Xu T., Liu Y. Steam reforming of ethanol over Ni/Ce0,7Pr0,3O2 catalyst // journal of Rare Earths. 2012. Vol. 30, No. 7. P. 670– 675.

22. Trane-Restrup R., Dahl S.,Jensen A.D. Steam reforming of ethanol: Effects of support and additives on Ni-based catalysts // Int. J. of hydrogen energy. 2013. Vol. 38. P. 15105–15118.

23. Sayas S., ChicaA. Furfural steam reforming over Ni-based catalysts. Influence of Ni incorporation method // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. Vol. 39. P. 5234–5241.

24. Casanovas A., Domınguez M., Ledesma C., Lo´pez E., Llorca J. Catalytic walls and micro-devices for generating hydrogen by low temperature steam reforming of ethanol // Catalysis Today. 2009. Vol. 143. P. 32–37.

25. Domínguez M., Taboada E., Molins E., Llorca J. Ethanol steam reforming at very low temperature over cobalt talc ina membrane reactor // Catalysis Today. 2012. Vol. 193. P. 101–106.

26. Casanovas A., Llorca J., Homs N., Fierro J.L.G., Piscina P.R. Ethanol reforming processes over ZnOsupported palladiumcatalysts: Effect of alloy formation // J. of Molecular Catalysis A: Chemical. 2006. Vol. 250. P. 44–49.

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 // Applied Catalysis B: Environmental. 2010. Vol. 96, No. 1–2. P. 18–27.

28. Ciambelli P., Palma V., Ruggiero A. Low temperature catalytic steam reforming of ethanol. 2. Preliminary kinetic investigation of Pt/CeO2 catalysts // Applied Catalysis B: Environmental. 2010. Vol. 96, No. 1– 2. P. 190–197.

29. Lovón A. S.P., Lovón-Quintana J. J., Almerindo G.I., Valença G. P. et al. 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.

30. Palma V., Castaldo P.,Ciambelli P., Iaquaniello G.,Capitani G. On the activity of bimetallic catalysts for ethanol steamreforming // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. Vol. 38, No. 16. P. 6633–6645.

31. 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.

32. 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.

33. 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.

34. Da Costa-Serra J.F., Guil-Lopez R., ChicaA.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. 6709–6715.

35. Casanovas A., Leitenburg C., Trovarelli A., Llorca J. Ethanol steam reforming and water gas shift reaction over Co–Mn/ZnO catalysts // Chemical Engineering Journal. 2009. Vol. 154, No. 1–3. P. 267–273.

36. 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.

37. 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.

38. Лапин Н.В., Бежок В.С. Низкотемпературный реформинг этанола на никель-медном катализаторе // Журнал прикладной химии. 2011. Т. 84, № 6. С. 983– 987.

39. 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.

40. Лапин Н.В., Бежок В.С., Гринько В.В., Вяткин А.Ф. Выбор носителя катализатора для снижения содержания моноокиси углерода при реформинге этанола // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2015. № 21. С. 216–221.

41. Zhai X., Cheng Y., Zhang Z., Jin Y., Cheng Y. Steam reforming of methane over Ni catalyst in microchannel reactor // Int. J. of Hydrogen Energy. 2011. Vol. 36, P. 7105–7113.

42. Chen Y., Xu H., Wang Y., XiongG. Hydrogen production from the steam reforming of liquidhydrocarbons in membrane reactor // Catalysis Today. 2006. Vol. 118. P. 136–143.

43. Hwang K-R., LeeCh-B., RyiSh-K., Lee S-W., Park J-S.A multi-membrane reformer for the direct productionof hydrogen via a steam-reforming reaction of methane // Int. J. of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. P. 6601–6607.

44. Borgognoni F., Tosti S., Vadrucci M., SantucciA.Combined methane and ethanol reforming for pure hydrogenproduction through Pd-based membranes // Int. J. of Hydrogen Energy. 2012. Vol. 37. P. 1–9.


Для цитирования:


Гринько В.В., Бежок В.С., Лапин Н.В., Вяткин А.Ф. НИЗКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ВОДНО-ПАРОВАЯ КОНВЕРСИЯ ЭТАНОЛА НА КАТАЛИЗАТОРЕ Ni/ZnO В МИКРОКАНАЛЬНОМ РЕАКТОРЕ. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2016;(15-18):112-121. https://doi.org/10.15518/isjaee.2016.15-18.112-121

For citation:


Grinko V.V., Bezhok V.S., Lapin N.V., Vyatkin A.F. LOW-TEMPERATURE WATER-VAPOR CONVERSION OF ETHANOL ON THE Ni/ZnO CATALYST IN A MICROCHANNEL REACTOR. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2016;(15-18):112-121. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2016.15-18.112-121

Просмотров: 251


ISSN 1608-8298 (Print)