بررسی کاتالیست های واکنش شیفت آب- گاز دما متوسط جهت خالص سازی هیدروژن موردنیاز پیل سوختی

به طور معمول فرایند جابه جایی آب- گاز طی دو مرحله انجام می شود: جابجایی دما بالا (HTS) و جابجایی دما پائین (LTS). این فرایند با به کارگیری دو راکتور، حدود 70٪ از حجم سیستم های فراورش سوخت را اشغال می کند. به منظور کاهش حجم سیستم فراورش سوخت در پیل های سوختی، پیشنهاد می شود از یک راکتور تک مرحله ای جابجایی دما متوسط (MTS)، با محدوده دمایی °C 400-250 استفاده شود. در این مقاله کاتالیست های تک فلزی با جزء فعال پلاتین، طلا، رتنیوم، مس، نیکل و کاتالیست های دو فلزی بر پایه اکسید سریم، اکسید سیلیسیم و اکسید آلومینیم که با روش های متفاوت سنتز از قبیل الکترواسپنینگ، میکروامولسیون، تلقیح و ... مورد بررسی قرار گرفته است. در میان فلزات بررسی شده، جزء فعال پلاتین، طلا و رتنیوم در این فرایند فعالیت و پایداری قابل توجهی داشته اند، ولی به لحاظ اقتصادی به صرفه نیستند. نیکل به تنهایی مستعد واکنش جانبی متاناسیون است و استفاده از کاتالیست هایی که حاوی درصد بالایی از نیکل هستند، در فرایند MTS مناسب نمی باشد. کاتالیست های مس بر پایه اکسید سریم در فرایندهای صنعتی LTS مورد استفاده قرار می گیرند، اما درصد تبدیل مونوکسیدکربن بر روی این کاتالیست ها در فرایند MTS کم است. محققان دریافتند که در کاتالیست های دوفلزی مس-نیکل، به دلیل برهم کنش قوی تر مابین فلز-فلز، نیکل مانع از کلوخه ای شدن مس شده و علاوه بر این، مس از انجام واکنش متاناسیون در سطح نیکل، جلوگیری به عمل خواهد آورد. درصد تبدیل مونوکسیدکربن در کاتالیست های مذکور، بیش از95٪ و گزینش پذیری متان کمتر از 8٪ گزارش شده است. این نتایج نشان می دهد که می توان از کاتالیست های دو فلزی مس – نیکل در فرایند MTS بهره برد. همچنین از بین پایه های فلزی ارائه شده، اکسید سریم به دلیل ظرفیت بالا در ذخیره اکسیژن و همچنین خاصیت اکسایش کاهش پی در پی، مناسب ترین پایه برای این فرایند شناخته شده است.

کلیدواژه ها:

جابه جایی آب گاز ، جابه جایی آب-گاز دما متوسط ، کاتالیست های پلاتین ، کاتالیست های مس ، کاتالیست های نیکل