توليد هيدروژن با استفاده از فرايند انتقال آب ـ گاز بر روي نانوكاتاليست هاي فلزهاي نجيب بر پايه آلومينيوم اكسيد پايدار شده با منيزيم اكسيد

فرايند انتقال آب ـ گاز يكي از قديمي ترين واكنش ‌هاي كاتاليستي ناهمگن مي‌ باشد كه در صنعت براي توليد هيدروژن با خلوص بالا و كاهش كربن مونوكسيد از گاز سنتز به‌كار مي ‌رود. در اين پژوهش، نانوكاتاليست هاي فلزهاي نجيب (Pt، Ir، Rh، Ru و Pd) بر روي پايه آلومينيوم اكسيد پايدار شده با منيزيم اكسيد ساخته شد و در فرايند انتقال آب – گاز دما بالا براي توليد هيدروژن با خلوص بالا به‌ كار گرفته شد. كاتاليست‌ هاي تهيه شده با روش‌هاي پراش پرتو اشعه ايكس (XRD)، اندازه‌گيري مساحت سطح با روش جذب‌سطحي نيتروژن (BET)، آناليز احياي برنامه ريزي شده دمايي (TPR)، جذب شيميايي هيدروژن سولفيد و ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM) مورد ارزيابي قرار گرفتند. بررسي ويژگي‌ هاي ساختاري كاتاليست هاي تهيه شده بيانگر آن بود كه كاتاليست ‌ها داراي مساحت سطحي در بازه ‌ي 85 تا /g2m 179 هستند. آناليز TEM اين كاتاليست‌ ها نيز نشان دهنده ساختار نانوبلورهاي با متوسط اندازه كوچك تر از 5 نانومتر مي‌ باشد كه نتيجه‌هاي به ‌دست آمده در تطابق با نتيجه‌ هاي به‌ دست آمده از آناليز جذب شيميايي هيدروژن سولفيد براي محاسبه اندازه بلوري فلز فعال مي باشد. همچنين بررسي فعاليت كاتاليست ‌ها در فرايند انتقال آب گاز نشان داد كه از ميان كاتاليست ‌هاي ساخته شده، تبديل كربن مونوكسيد بر روي كاتاليست‌ هاي Rh و Ru بيش ‌تر بوده كه ناشي از انجام همزمان واكنش جانبي متاناسيون مي ‌باشد. نتيجه ‌هاي كاتاليستي نشان داد كه ميزان تشكيل متان بر روي كاتاليست Pt ناچيز بوده و مي‌توان چنين بيان كرد كه تمام تبديل كربن مونوكسيد برروي اين كاتاليست مربوط به واكنش انتقال آب – گاز مي ‌باشد. افزون بر اين، كاتاليست Pt در مدت زمان 10 ساعت فعاليت پايداري را بدون كاهش در ميزان تبديل مونوكسيد كربن نمايش داد.

Water gas shift reaction is an essential process of hydrogen production and carbon monoxide removal from syngas. In this research, noble metal (Rh, Pt, Pd, Ir, and Ru) nanocatalysts supported on alumina stabilized with magnesium oxide were prepared and employed in high temperature water gas shift reaction for production of hydrogen. The prepared samples were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), N2 adsorption (BET), Temperature Programmed Reduction (TPR), H2S chemisorption and Transmission Electron Microscopy (TEM) techniques. The obtained results revealed that the prepared samples showed the BET surface area in the range of 85-179 m2/g. The TEM analysis results showed that the catalysts have a nanocrystalline structure with average crystal size of less than 5 nm, which is in agreement with H2S chemisorption results for measuring the active metal crystallite size. The obtained results indicated that among the prepared catalysts, Ru and Rh showed higher CO conversion due to undesirable methanation reaction. In addition, it was found that amount of methane formation was negligible over Pt catalyst, which implied that all converted carbon monoxide over this catalyst is related to the water gas shift reaction. This catalyst also exhibited stable catalytic performance without any decrease in CO conversion during 10 h time on stream.