Hidrogén előállításának új lehetőségei kis szénatom számú vegyületek reakcióiban = New route for hydrogen production in the conversion of C1-C2-compounds

摘要

Az alternatív energiaforrások iránt megnövekedett igény fordította a figyelmet az etanol reformálása felé. Ideális esetben a reakció terméke H2 és CO2 lenne. E pályázat keretében részletesen vizsgáltuk a H2 előállításának lehetőségeit bioetanolból. Az etanol + víz reakciójában Al2O3 hordozós nemesfém katalizátorokon a H2 képződés sebessége időben csökken, míg az etilén szelektivitása nő közel állandó konverzió mellett. A legnagyobb mértékű változást a Pt katalizátorok esetében észleltük, mely a katalizátor Pt tartalmának, a víz koncentrációjának növelésével és a reakció hőmérsékletének az emelésével jelentősen csökkenthető. Részletesen vizsgáltuk az etanol és az etanol + víz elegy kölcsönhatását Al2O3 és CeO2 hordozós nemesfém katalizátorokon FTIR, TPD és TPR módszerekkel. Megállapítottuk, hogy a hőmérséklettől függően az adszorbeált etanol mellett, különböző etoxi csoportok, CO, acetaldehid, valamint acetát csoportok kimutathatók a katalizátorok felületén. A felületi acetát még 700 K körüli is detektálható. Az adszorbeált etanol TPD görbéjén egy magas hőmérsékletű deszorpciós formát is találtunk, melyet a hordozók esetében nem észleltünk. Ezt az eredményt a felületi acetát formák képződésével és bomlásával értelmeztük A katalizátorok szelektivitásának megváltozását az etanol + víz reakcióban az acetát csoportok képződésének tulajdonítottuk, melyek gátolják a fémen lejátszódó reakciót annak ellenére, hogy ezek a formák a hordozókhoz kötődnek. | The increasing demand for alternative energy sources turned the attention towards the reforming of ethanol. In an ideal case, the products would be H2 and CO2. In the frame of this project we studied the H2 production from ethanol that itself can be produced by biotechnological methods. In the reaction of ethanol and H2O over the Al2O3 supported noble metal catalysts the formation rate of H2 decreased and that of C2H4 increased in time, while the conversion was almost constant. The highest change in the products selectivity was observed on the Pt sample. This trend was attenuated by increasing: the H2O concentration, the metal loading and the reaction temperature. We have studied the interaction of ethanol and the ethanol - H2O mixture over Al2O3 and CeO2 supported noble metal catalysts by FTIR, TPD and TPR methods. It was proved that depending on the temperature, adsorbed ethanol, different ethoxy species, CO, acetaldehyde, and acetate species are present on the surfaces. The acetate is stable even above 700 K. On the TPD curves of the adsorbed ethanol a high temperature desorption stage was observed which did not occur in the case of the pure supports. This result was explained by the formation and decomposition of the acetate species. It was assumed that the selectivity change in the ethanol + H2O reaction can be attributed to the formation of surface acetate groups which hindered the reaction on the metal, although these species were located rather on the support.