تولید هیدروژن با استفاده از فرایند انتقال آب ـ گاز بر روی نانوکاتالیست های فلزهای نجیب بر پایه آلومینیوم اکسید پایدار شده با منیزیم اکسید

فرایند انتقال آب ـ گاز یکی از قدیمی ترین واکنش ‌های کاتالیستی ناهمگن می‌ باشد که در صنعت برای تولید هیدروژن با خلوص بالا و کاهش کربن مونوکسید از گاز سنتز به‌کار می ‌رود. در این پژوهش، نانوکاتالیست های فلزهای نجیب (pt، ir، rh، ru و pd) بر روی پایه آلومینیوم اکسید پایدار شده با منیزیم اکسید ساخته شد و در فرایند انتقال آب – گاز دما بالا برای تولید هیدروژن با خلوص بالا به‌ کار گرفته شد. کاتالیست‌ های تهیه شده با روش‌های پراش پرتو اشعه ایکس (xrd)، اندازه‌گیری مساحت سطح با روش جذب‌سطحی نیتروژن (bet)، آنالیز احیای برنامه ریزی شده دمایی (tpr)، جذب شیمیایی هیدروژن سولفید و میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) مورد ارزیابی قرار گرفتند. بررسی ویژگی‌ های ساختاری کاتالیست های تهیه شده بیانگر آن بود که کاتالیست ‌ها دارای مساحت سطحی در بازه ‌ی 85 تا /g2m 179 هستند. آنالیز tem این کاتالیست‌ ها نیز نشان دهنده ساختار نانوبلورهای با متوسط اندازه کوچک تر از 5 نانومتر می‌ باشد که نتیجه‌های به ‌دست آمده در تطابق با نتیجه‌ های به‌ دست آمده از آنالیز جذب شیمیایی هیدروژن سولفید برای محاسبه اندازه بلوری فلز فعال می باشد. همچنین بررسی فعالیت کاتالیست ‌ها در فرایند انتقال آب گاز نشان داد که از میان کاتالیست ‌های ساخته شده، تبدیل کربن مونوکسید بر روی کاتالیست‌ های rh و ru بیش ‌تر بوده که ناشی از انجام همزمان واکنش جانبی متاناسیون می ‌باشد. نتیجه ‌های کاتالیستی نشان داد که میزان تشکیل متان بر روی کاتالیست pt  ناچیز بوده و می‌توان چنین بیان کرد که تمام تبدیل کربن مونوکسید برروی این کاتالیست مربوط به واکنش انتقال آب – گاز می ‌باشد. افزون بر این، کاتالیست pt در مدت زمان 10 ساعت فعالیت پایداری را بدون کاهش در میزان تبدیل مونوکسید کربن نمایش داد.

Hydrogen Production via Water Gas Shift Reaction over Noble Metals Nanocatalysts Supported on Nanocrystalline Alumina Stabilized with Magnesium Oxide

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 XRay 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 85179 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.