title: Επίδραση της φύσης του φορέα και των λειτουργικών παραμέτρων στην παραγωγή υδρογόνου (H2) μέσω της αντίδρασης αναμόρφωσης του προπανίου με ατμό
title: Effect of the nature of the support and operating parameters for the production of hydrogen (H2) via propane steam reforming reaction
Creators: name: Μαρμανιδης Κωνσταντινος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2021

description: Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της επίδρασης της φύσης του φορέα και των λειτουργικών παραμέτρων στην παραγωγή υδρογόνου H2 μέσω της αντίδρασης αναμόρφωσης του προπανίου με ατμό. Εξετάστηκαν δύο καταλύτες ροδίου (Rh), με φόρτιση 0.5 wt.% σε φορείς 10 wt.% La2O3-Al2O3 και 10 wt.% Gd2O3-Al2O3. Ανάμεσα στους δύο καταλύτες βέλτιστη συμπεριφορά παρουσίασε ο καταλύτης 0.5%Rh/10%La2O3-Al2O3 καθώς ακόμα και σε χαμηλές θερμοκρασίες αντίδρασης (~ 575 °C) επιτυγχάνει υψηλή μετατροπή προπανίου και υψηλή εκλεκτικότητα ως προς H2. Ωστόσο σε θερμοκρασίες χαμηλότερες των 450 °C η αντίδραση δεν επηρεάζεται από τη φύση του φορέα με τους δύο καταλύτες να παρουσιάζουν παρόμοια συμπεριφορά. Για τους δύο αυτούς καταλύτες εξετάστηκε επίσης η επίδραση του λόγου Steam:C στο εύρος 2.00-7.00 και η επίδραση της ωριαίας ταχύτητας χώρου (Gas Hourly Space Velocity, GHSV) μεταξύ 23100 και 107800 h-1 για τον καταλύτη 0.5%Rh/10%La2O3-Al2O3 και μεταξύ 24200 και 112700 h-1 για τον καταλύτη 0.5%Rh/10%Gd2O3-Al2O3. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι αύξηση του λόγου Steam:C οδηγεί σε μετατόπιση της καμπύλης μετατροπής του προπανίου προς σημαντικά χαμηλότερες θερμοκρασίες και για τους δύο καταλύτες που εξετάστηκαν. Η μείωση της ωριαίας ταχύτητας χώρου οδηγεί σε βελτίωση της καταλυτικής συμπεριφοράς για θερμοκρασίες υψηλότερες από 450 °C. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες αντίδρασης η μετατροπή προπανίου παραμένει πρακτικά ανεπηρέαστη μεταβάλλοντας την ταχύτητα χώρου. Ο καταλύτης 0.5%Rh/10%La2O3-Al2O3 ο οποίος παρουσίασε τη βέλτιστη συμπεριφορά εξετάστηκε υπό πραγματικές συνθήκες αντίδρασης σε μορφή πελλετών και χρησιμοποιώντας ωριαία ταχύτητα χώρου 9000 h-1. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο καταλύτης  αυτός παρουσιάζει εξαιρετική ενεργότητα, εκλεκτικότητα και σταθερότητα και επομένως είναι ένας πολλά υποσχόμενος καταλύτης για την παραγωγή Η2 μέσω της αντίδρασης αναμόρφωσης του προπανίου με ατμό.
description: The aim of this study is the investigation of the effect of the nature of the support and the operational parameters on H2 hydrogen production through the steam propane reformation reaction. Two rodium (Rh) catalysts were examined, with a loading of 0.5 wt.% supported on the composite metal oxides 10 wt.% La2O3-Al2O3 and 10 wt.% Gd2O3-Al2O3. Among the two catalysts investigated optimal behavior was exhibited by  0.5%Rh/10%La2O3-Al2O3, as even at low reaction temperatures (~575 °C) achieves high propane conversion and high selectivity toward H2. However, at temperatures below 450 °C the reaction is not affected by the nature of the support, with the two catalysts exhibiting similar behavior. For these two catalysts, the effect of the Steam:C ratio was examined on the range of 2.00-7.00, as well as the effect of the Gas Hourly Space Velocity (GHSV) between 23100 and 107800h-1 for 0.5%Rh/10%La2O3-Al2O3 catalyst and between 24200 and 112700h-1  for 0.5%Rh/10%Gd2O3-Al2O3 catalyst. The results showed that an increase in the Steam:C ratio leads to a shift in the propane conversion curve towards significantly lower temperatures for both catalysts examined. Decreasing GHSV leads to an improvement of catalytic performance for temperatures higher than 450 °C. At lower reaction temperatures the propane conversion remains practically unaffected by varying GHSV. The most active 0.5%Rh/10%La2O3-Al2O3 catalyst was examined under realistic reaction conditions in pellet form and using a GHSV of 9000 h-1. The results showed that this catalyst exhibits exceptional activity, selectivity and stability and is therefore a promising catalyst for H2 production via propane steam reformation reaction.