title: Καταλυτική συμπεριφορά ιριδίου και ροδίου στην ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου: επίδραση των φορέων αλούμινας , αλούμινας-σύριας-ζιρκόνιας και σύριας-ζιρκόνιας
Creators: name: Χατζησυμεων Μαρια
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2016

description: H παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την καταλυτική συμπεριφορά Ιριδίου και Ροδίου και την επίδραση των φορέων Αλούμινας, Αλούμινας-Σύριας-Ζιρκόνιας  και Σύριας-Ζιρκόνιας κατά την ξηρή αναμόρφωση μεθανίου (Dry Reforming of Methane), δηλαδή την αναμόρφωση μεθανίου με διοξείδιο του άνθρακα.  Η διεργασία της ξηρής αναμόρφωσης μεθανίου έχει αποκτήσει μεγάλο ενδιαφέρον για περιβαλλοντικούς και βιομηχανικούς λόγους. Αρχικά, είναι μία διεργασία, η οποία συμβάλλει ταυτόχρονα στην εκμετάλλευση δύο αέριων ρύπων, του CO2 και του CH4, οι οποίοι θεωρούνται από τα σημαντικότερα αέρια  του θερμοκηπίου. Επίσης, το CO2 και το CH4 αποτελούν τα κύρια συστατικά του βιοαερίου και του φυσικού αερίου, που είναι φθηνές πρώτες ύλες για παραγωγή αερίου σύνθεσης (H2/CO) και την μετέπειτα χρήση αυτού ως καύσιμο σε διάφορες εφαρμογές. Το  γεγονός αυτό είναι πολύ σημαντικό, αφού το H2 θεωρείται πλέον το καύσιμο του μέλλοντος για την παραγωγή ηλεκτρισμού.  
Για την πειραματική μελέτη της αντίδρασης η σύσταση των αντιδρώντων που μελετάται είναι ισομοριακή ([CO2]/[CH4]=1/1). Όλοι οι καταλύτες έχουν περιεκτικότητα ενεργού μετάλλου 1% Ir, 1% Rh  και είναι υποστηριγμένοι σε τρεις διαφορετικούς φορείς. Πέραν της συνηθισμένης αλουμίνας (γ-Al2O3), το ενδιαφέρον εστιάζεται και σε φορείς μικτών οξειδίων σύριας(CeO2)-ζιρκόνιας(ZrO2) και συνδυασμό αυτών με αλούμινα. Τα μικτά οξείδια ΑCZ (Alumina-Ceria-Zirconia), CZ (Ceria-Zirconia), τα οποία μελετώνται έχουν ευρεία εφαρμογή κυρίως στους καταλύτες των αυτοκινήτων, αλλά και στην τεχνολογία των κυψελίδων καυσίμου διότι παρουσιάζουν συνδυασμό αλλά και εμφάνιση νέων χρήσιμων ιδιοτήτων σε σχέση με τα μεμονωμένα οξείδια (π.χ. αύξηση της κινητικότητας Ο2- στο πλέγμα τους). Ειδικότερα, διερευνώνται οι επιδράσεις των φορέων στην ενεργότητα Ιριδίου και Ροδίου μέσω της μελέτης της σταθερότητας των καταλυτών για σταθερή θερμοκρασία Τ=750οC, καθώς και μέσω της κινητικής τους συμπεριφοράς για ένα εύρος θερμοκρασιών. Επιπλέον, εξετάζεται η επίδραση άλλων παραμέτρων κατά την λειτουργία των καταλυτών, όπως οι διαδοχικές οξειδώσεις, οι οποίες αποτελούν διεργασίες αναγέννησης των καταλυτών σε βιομηχανικές εφαρμογές, άρα η ανθεκτικότητα των καταλυτών σε αυτές είναι μία σημαντική παράμετρος για την απόδοσή τους. 
Από τα αποτελέσματα που προκύπτουν, τόσο οι καταλύτες Ιριδίου όσο και οι καταλύτες Ροδίου φαίνεται να μην παρουσιάζουν την τάση συσσωρευτικής εναπόθεσης άνθρακα στην επιφάνειά τους, που είναι και ο βασικός λόγος απενεργοποίησής τους στην αναμόρφωση υδρογονανθράκων. Επιπλέον, ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι καταλύτες Ροδίου ως προς την ανθεκτικότητά τους μετά από τρία διαδοχικά στάδια οξείδωσης και ιδιαίτερα ο καταλύτης Rh/Al2O3, που παράλληλα παρουσιάζει  τις υψηλότερες αποδόσεις. Από την άλλη, ο καταλύτης Ir/Al2O3 είναι εξαιρετικά ευαίσθητος στην θερμική επεξεργασία υπό οξειδωτικές συνθήκες, όπου η ενεργότητά του υποβαθμίζεται σημαντικά λόγω συσσωμάτωσης των κρυσταλλυτών Ir, ενώ όταν χρησιμοποιηθούν φορείς ACZ και CZ, αυτή η αρνητική εξέλιξη μειώνεται σημαντικά.