ساخت و ارزیابی نانوکاتالیست های فلزی پلاتین و پلاتین-نیکل برای واکنش شیفت دما متوسط (mts) به منظورخالص سازی هیدروژن مورد نیاز در پیل های سوختی

پیل سوختی یکی از فناوری های جدید در جهت تولید انرژی پاک است که از هیدروژن – به عنوان سوخت مصرفی- انرژی الکتریکی با بازده بالا و اثرات زیست محیطی اندک تولید می کند. واکنش جابجایی آب-گاز (wgs) در سامانه فراورش سوخت برای تولید هیدروژن مورد نیاز پیل های سوختی، نقش خالص سازی هیدروژن (حذف مونوکسیدکربن) را ایفا می کند. به دلیل حجم و هزینه زیاد راکتورهای متداول دومرحله ای wgs، در سال های اخیر تحقیق بر روی کاتالیست های فعال و پایدار برای تبدیل حداکثری co تحت فرایند تک مرحله ای mts (جابجایی در دمای متوسط، °c 360-280)، به منظور کاربرد آن در پیل های سوختی مینیاتوری مورد توجه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر کاتالیست های پلاتین بر پایه سریا و گاما آلومینا، و پلاتین-نیکل بر پایه ی سریا به منظور استفاده در واکنش mts، در مقادیر مختلف بارگذاری پلاتین (1/0 تا 3/0 وزنی) و نیکل (5 تا 20% وزنی) سنتز و مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که مونوکسیدکربن در حضور کاتالیست های پلاتین-نیکل در مقایسه با کاتالیست های پلاتینی درصد تبدیل بالاتری داشته و این مقدار برای کاتالیست های با درصد ni 10%-pt3/0% بر پایه سریا در حدود 90% می باشد. با وجود اینکه کاتالیست های پلاتینی بر پایه سریا گزینش پذیری بسیار کمی نسبت به متن دارند اما دارای درصد تبدیل کمتر co نسبت به کاتالیست های دوفلزی pt-ni می باشند. با بهره گیری از اثر ارتقاءدهندگی پتاسیم، گزینش پذیری کاتالیست ها نسبت به واکنش mtn به میزان قابل ملاحظه ای حذف و بازده تولید هیدروژن تحت واکنش mts افزایش یافته است. نتایج حاصل از مقایسه روش-های سنتز تلقیح همزمان و پی درپی نشان می دهد که میزان تبدیل co با روش سنتز تلقیح پی-درپی، فعالیت و گزینش پذیری بالاتری نسبت به دیگر روش دارد که این به دلیل پراکندگی بیشتر پلاتین بر روی سطح کاتالیست می باشد. در بررسی پارامترهای عملیاتی بر روی کاتالیست ها ملاحظه شد که محدوده دمایی 320 تا °c 360 برای انجام واکنش mts مناسب تر می باشد. در دماهای کمتر از °c 320 درصد تبدیل بسیار اندک (کمتر از 20%) بدست آمد. علاوه بر این با بررسی اثر نسبت بخار به کربن ورودی در محدوده 3 تا 5، بیشترین تبدیل درصد در نسبت 5/4 حاصل شد. همچنین روند کاهشی میزان تبدیل مونوکسیدکربن با افزایش ghsv از 6000 تا h-1 21600، همچنان که مورد انتظار است، مشاهده شد. با تغییز ترکیبت درصد خوراک ورودی به سامانه، نتایج نشان می دهد که در درصدهای کمتر از حضور هیدروژن در خوراک، تبدیل بیشتر مونوکسیدکربن و کاهش تولید متان رخ می دهد.