سنتز و ارزیابی کاتالیست های ni-k بر پایه نانو کریستالی اکسید سریم سنتز شده با استفاده از مواد فعال سطحی (pvp, peg) در واکنش جابجایی دما متوسط در سامانه فراورش سوخت

واکنش شیفت آب- گاز دما متوسط (mts)، یک واکنش کلیدی در سامانه فرآورش سوخت پیل سوختی به منظور حداقل سازی co در جریان خروجی ریفرمینگ و جایگزین دو راکتور دما بالا و دما پایین، با هدف کاهش حجم سامانه می باشد. در این تحقیق، ابتدا هشت نمونه اکسید سریم به روش رسوب گیری دیفرانسیلی، با هدف افزایش مساحت سطح سنتز شد و تأثیر نوع ماده فعال سطحی (pvp, peg) و مقدار آن wt.%( 1، 5/ 0،3/0 ،0) و زمان پیرسازی ( hr12 ،8 ،4) بر خواص فیزیکی اکسید سریم سنتز شده، مورد بررسی قرار گرفت. نمونه بهینه با به کارگیری wt.%5/0 peg و زمان پیرسازی 8 ساعت سنتز شد. مساحت سطح و اندازه متوسط کریستالی این نمونه به ترتیب m2/gr 4/102 و nm8 می باشد که به عنوان پایه کاتالیست ها مورد استفاده قرار گرفت. به منظور سنتز کاتالیست مناسب برای فرآیند mts و انجام آزمایش های راکتوری، ابتدا کاتالیست 10ni/ceo2به روش تلقیح، سنتز و مورد ارزیابی قرار گرفت. درصد تبدیل co برای این کاتالیست در هر چهار دما 99? و گزینش پذیری ch4 بیش از 85? است. با توجه به گزینش پذیری بالای ch4 در حضور این کاتالیست، می توان با افزودن پتاسیم به عنوان ارتقادهنده، گزینش پذیری ch4 را کاهش داد. افزودن ارتقادهنده در سه مرحله انجام شد: 1) تعیین ترتیب افزودن نیکل و پتاسیم به پایه 2) بررسی تأثیر دما و زمان احیا بر عملکرد کاتالیست 3) تعیین درصد بهینه پتاسیم. نتایج حاصل از مرحله اول نشان می دهد که تلقیح همزمان بهتر از پی در پی است و در مرحله دوم با افزایش دمای احیا از 300 به °c 450 بدلیل کلوخه شدن مراکز فعال کاتالیست، درصد تبدیل co کاهش می یابد ولی به دلیل افزایش دمای واکنش تا °c360 و وجود هیدروژن در خوراک، دمای احیا °c 400 انتخاب گردید و با بررسی زمان احیا بر عملکرد کاتالیست، زمان یک ساعت برای این کار پیشنهاد شد. کاتالیست های( 10ni-xk/ceo2 (x= 4, 6, 8, 10در مقایسه با کاتالیست 10ni/ceo2 دارای درصد تبدیل co کمتر و همچنین گزینش پذیری ch4 بسیار کمتر بودند. کاتالیست 10ni-6k/ceo2 به عنوان کاتالیست بهینه انتخاب شد. درصدتبدیل co و گزینش پذیری متان برای این کاتالیست در دمای °c360 به ترتیب 97? و 5/4? است. در بررسی پارامترهای عملیاتی بر روی 10ni-6k/ceo2 مشاهده شد که محدوده دمایی 340 تا °c360 برای انجام واکنش mts مناسب می باشد و همچنین h-1 12000=ghsv و 3=s/c ، بالاترین درصد تبدیل و کمترین گزینش پذیری ch4 را دارد. این کاتالیست در شرایط عملیاتی بهینه به مدت 30 ساعت پایداری خوبی از خود نشان داد.