Vai trò của Cation CR+3 và Ni+2 đối với phản ứng oxy hóa khử oxít sắt với tác nhân Metan và Nước

Phương pháp giải phóng nhiên liệu hydro dựa vào phản ứng oxy hóa khử của oxít sắt với tác nhân metan và nước là phương pháp an toàn và hiệu quả. Bổ sung Cr+3 vào Fe2O3 đã ức chế hiện tượng tụ kết các phẩn tử Fe khi tiến hành phản ứng oxy hóa khử ở nhiệt độ cao. Mẫu Ni-Cr-FeOx có khả năng giải phóng hydro ổn định đối với 4CK oxy hóa khử. Tại 890K là nhiệt độ tối ưu cho quá trình khử Ni-Cr-FeOx bằng metan và quá trình oxy hóa Fe bằng hơi nước là 723K.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vai trò của Cation CR+3 và Ni+2 đối với phản ứng oxy hóa khử oxít sắt với tác nhân Metan và Nước 200 Vai tro ciia cation CR*^ va NI*^ d6i vdi phan dng oxy hda khd oxit sat.. VAI T R O CUA C A T I O N CR^^ VA Nl^^ D O I VOI PHAN iTNG O X Y H O A KHlT O X I T SAT V 6 l T A C NHAN M E T A N VA N l T ^ C Van Dinh Som Thg Dai hoc Bach khoa Hd Ndi TOM TAT Phuang phdp gidi phdng nhien lieu hydro dua vdo phdn ung oxy hod khu ciia oxit sdt voi tdc nhdn metan vd nuac la phuong phdp an todn vd hiiu qud. Bd sung Cr vdo Fe20i da ice chi hien tugng tu kit cdc phdn tic Fe khi tiin hdnh phdn icng oxy hod khic a nhiet dp cao. Mdu Ni-Cr-FeO^ cd khd ndng gidi phdng hydro dn dinh ddi vai 4CK oxy hod khie. Tgi 890K Id nhiet dp tdi uu cho qud trinh khir Ni-Cr-FeO^ bdng metan vd qud trinh oxy hod Fe bdng hai nuac Id 723K GI61 THIEU Nam 2002, Nghj djnh thu Kyoto dugc ky ket vdi ndi dung la timg bude cat giam khi thai nha kinh. Mdt trong nhumg giai phap la nghien cum su dyng nhien lieu hydro thay the nhien lieu truyen thdng. Van de dat ra la lam sao cd the tdn ehua nhien lieu hydro an toan va hieu qua vi hydro la khi rat de gay chay nd. Phuomg phap nen hydro d ap suat cao, hoa ldng hydro la nhumg phuomg phap cd kha nang tdn chua lugng ldn hydro tuy nhien phuomg phap nay khdng an toan. Hydrua kim loai dugc biet den nhu la vat lieu cd kha nang tdn trir hydro an toan, tuy nhien do gia thanh cua hydrua kim loai dat nen kha nang ling dyng cdn ban che [1]. Phuang phap giai phdng hydro dya tren phan iing oxy hda khu oxit sat la phuong phap ed kha nang giai phdng hydro bing 4,8% khdi lugmg Fe [2, 3], phuang phap nay tuyet ddi an toan va khdng xay ra chay no khi sir dyng. Phuomg phap nay su dyng nguyen lieu CH4, Fe203 va H2 la nhiing nguyen lieu re tiln va sin cd d Viet Nam. CH4 CH4 CH4 H2O u ; „ i , i1:. DPhan i , ung khu-Fe203 i u i 7 /~wi.i ^.. Hinh , 2: Giai U phong H2 bing phan Hinh bang CH4 T - - , . , uTig oxy hoa Fe vol hoi nudc Co sd phuomg phap giai phdng hydro dya tren phan img oxy boa khu oxit sit vdi tac nhan metan va nude dugc md ta tren Hinh 1 va 2. Oxit sit dugc ebl tao thanh cac thanh ban va thyc hien phan iing khu Fe203 bing CH4 theo phan ung (1). 5CH4 + 6Fe203 0 12Fe + 2CO+ 3CO2 +lOHjO (1)  Tuygn tap bao cao Hgi nghj KHCN 30 nam Dau khi Vift Nam: Co hdi mdi, thach thde moi 201 Qua trinh giai phdng H2 tien hanh nhu sau: Thanh ban Fe dugc lip dat tren phuong tien van chuyen va thyc hien giai phdng hydro khi cho hoi nude tiep xuc vdi eae thanh ban Fe. Nude se oxy hoa Fe ve trang thai Fe304 va giai phdng H2 theo phan ung (2). 3Fe + 4H2O 0 Fe304 + 4H2 (2) Nhugc diem eua phuong phap la kha nang phan ung oxy hoa khir oxit sit vdi metan va nude thap do hien tugng ty ket eae phan tu Fe khi tien hanh phan iing d nhiet do cao. Myc dich bao cao nay trinh bay anh hudng eua cac cation kim loai (Ni^^, Cr^^) din boat tinh phan img oxy boa khu oxit sat. Cr203 ben vdi qua trinh oxy hoa khu do dd cd thi sy cd mat cua oxit kim loai nay se ban che hien tugng eo cym cua cac phan tu Fe. Khi tham gia phan ung oxy boa khu, NiO se bj khu ve trang thai Ni kim loai va sy xuit hien cua Ni kim loai se ddng vai trd xuc tac eho phan img oxy hoa khu cua oxit sit. Vay khi ddng bd sung Ni^, Cr^^ vao oxit sat thi rat ed the boat tinh eiia phan iing oxy boa khu oxit sit se dugc cai thien. L Thyc nghiem Fe203 dugc dieu che bang phuang phap ket tua Fe(0H)3 tir Fe(N03)3.9H20 vdi ure. Oxit sat duge bd sung cation kim loai Ni^^ hoae Cr^^ (vdi ty le moi cua Fe: M = 95:5, ky hieu Cr-FeOx, Ni-FeOx). Oxit sat duge ddng bd sung cation kim loai Ni^^ va Cr^^ vdi ty le moi cua Fe: Ni^^:Cr^^ = 90:5:5 (ky hieu Ni-Cr-FeOx) dugc tdng hgp bing phuomg phap ddng kit tua tir Fe(N03)3.9H20, Ni(N03)2.6H20 va Cr(N03)3.9H20. Kit tua thu dugc siy khd va nung trong khdng khi d 550 °C cho den khi khdi lugmg khdng thay ddi. Phan ung oxy hoa khu eua oxit sat vdi tac nhan metan va nude la so dd. Khi tien hanh qua trinh khu, thdi CH4 vao Id phan iing vdi tde do the tieh 30ml/phut va nhiet do tang din 750°C vdi toe do 37phut. Gid ding nhiet d 750°C eho tdi khi qua trinh khu kit thuc. Sau khi ket thuc phan img khu, tien hanh phan iing oxy boa sat bang each dua hoi nude vao Id phan ung vdi ap suat hoi nude 18,5K ...