Pobierz opis

Bogna Banach
Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej
Zakład Technologii Chemicznej
Lublin, 18.09.2012 r.
Streszczenie pracy doktorskiej pt.:
„Katalizatory kobaltowe z nośnikami ZnO i MnOx dla reformingu parowego etanolu”
Promotor pracy: dr hab. Andrzej Machocki, prof. UMCS
Niniejsza praca doktorska wpisuje się w światowy nurt mający na celu opracowanie
aktywnych i selektywnych katalizatorów dla reformingu alkoholi, konkretnie bioetanolu. Jest to
proces, dzięki któremu można wytwarzać „czysty” wodór. Dzieje się tak ponieważ etanol
wyprodukowany z biomasy jest całkowicie odnawialnym źródłem energii. Ponadto możliwe jest
stworzenie układów zintegrowanych energetycznie i pracujących z zamkniętym obiegiem dwutlenku
węgla. Celem pracy jest opracowanie nowych formuł katalizatorów (skład i sposób otrzymywania) z
kobaltową fazą aktywną osadzoną na stabilizowanych nośnikach ZnO i MnOx oraz określenie ich
właściwości fizyko-chemicznych i katalitycznych. Sporo uwagi poświęcono także możliwym
modyfikacjom owych katalizatorów za pomocą potasu oraz wybranych metali szlachetnych (platyny,
palladu i rutenu).
Badania fizyko-chemiczne tlenkowych form katalizatorów pozwoliły stwierdzić, iż
stabilizowane nośniki pozwalają na dość silną dyspersję tlenku kobaltu. Wpływ na tę wartość ma
jednak sposób w jaki preparowane były katalizatory. Widma ramana pokazały, że dla katalizatorów z
nośnikiem ZnO w warstwie powierzchniowej widoczny jest jedynie tlenek kobaltu, natomiast dla
nośnika MnOx widoczne są również pasma pochodzące od nośnika.
Przeprowadzone syntezy katalizatorów pozwoliły otrzymać układy, w obecności których
etanol reformowany był z wysoką wydajnością do wodoru i dwutlenku węgla już w temperaturze
420°C. Doniesienia literaturowe jaki i prezentowana praca potwierdzają, że obecność kobaltu
pozwala na kraking wiązania C-C w etanolu, co jest niezbędne w tego typu procesie. Dodatkowo
podczas reakcji powstają niewielkie ilości produktów ubocznych (aldehyd octowy, aceton, tlenek
węgla, metan). Dodatek potasu oraz metali szlachetnych, zwłaszcza platyny i palladu, pozwoliły na
zwiększenie wydajności z jaką powstaje wodór oraz na stabilizację pracy katalizatorów. Uzyskana
została maksymalna możliwa produkcja wodoru, czyli z 1 mola wprowadzanego do reakcji etanolu
powstawało 5,5 mola wodoru. Ponadto dodatek stabilizatora (tlenku glinu) do nośnika nie wpływał
negatywnie na właściwości katalityczne otrzymanych układów. Nie została zaobserwowana
produkcja C2H4 charakterystycznego dla procesu reformingu prowadzonego na katalizatorach z
nośnikiem Al2O3. Wpływ modyfikatorów można zauważyć również przy ocenie zawęglania się
katalizatorów w czasie reformingu. Dodatek potasu jak też platyny i palladu znacząco ograniczył
powstawanie depozytów węglowych. Miało to wpływ na stabilizację pracy katalizatora. Zawęglanie
nie zostało jednak całkowicie wyeliminowane.
Podsumowując, przeprowadzone badania wskazują na osiągnięce założonego celu, badania
właściwości katalizatorów kobaltowych, w tym także promotowanych, z tlenkiem cynku, jako
nośnikiem fazy kobaltowej. Wykazała, że zarówno aktywność i selektywność jak i odporność na
zawęglanie proponowanego katalizatora w optymalnych warunkach reakcyjnych są na tyle wysokie,
że może on być odpowiednim kandydatem do zastosowania w komercyjnym generatorze wodoru.