Получение водорода термокаталическим разложением метана с использованием катализатора «никель на кизельгуре»
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2023-18-3-95-103
Аннотация
В работе исследован процесс получения водорода вследствие термокаталитического разложения метана с применением катализатора «никель на кизельгуре» на подложке из кварцевого песка толщиной 1 см вида «песок – катализатор – песок». В результате эксперимента получена зависимость процентного выхода водорода от температуры. Диапазон исследуемых температур от 530 до 770 °С. В итоге удалось получить 68 % содержания водорода в газовой смеси на выходе из реактора при температуре 770 °С и расходе метана 2 л/ч.
При поддержке: Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (тема № FSSE-2023-0003) в рамках государственного задания Самарского государственного технического университета
Об авторах
Ю. В. Желнов
Самарский государственный технический университет
Россия
Россия
Юрий Валериевич Желнов, кандидат физико-математических наук
Самара
В. Д. Долгих
Самарский государственный технический университет
Россия
Россия
Виктор Дмитриевич Долгих, аспирант
Самара
С. А. Иванов
Самарский государственный технический университет
Россия
Россия
Сергей Анатольевич Иванов, кандидат педагогических наук
Самара
М. Р. Виноградова
Самарский государственный технический университет
Россия
Россия
Маргарита Рудольфовна Виноградова, кандидат физико-математических наук
Самара
Н. В. Мелешко
Самарский государственный технический университет
Россия
Россия
Наталья Витальевна Мелешко, старший преподаватель
Самара
И. В. Кудинов
Самарский государственный технический университет
Россия
Россия
Игорь Васильевич Кудинов, доктор технических наук
Самара
Список литературы
1. European Commission. Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European economic and social committee and the committee of the regions. A hydrogen strategy for a climate-neutral Europe. Brussels, 2020.
2. Pleshivtseva Y., Derevyanov M., Pimenov A., Rapoport A. Comprehensive review of low carbon hydrogen projects towards the decarbonization pathway // International Journal of Hydrogen Energy. 2023. Vol. 48, iss. 10. P. 3703 3724.
3. Pleshivtseva Y., Derevyanov M., Pimenov A., Rapoport A. Comparative analysis of global trends in low carbon hydrogen production towards the decarbonization pathway // International Journal of Hydrogen Energy, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.04.264
4. Louis Nazir H., Jose C., Prakash S., Muthuswamy J., Buan N., Flox M. E. M., Chavan C., Shi S., Kauranen X., et al. Is the H2 economy realizable in the foreseeable future? Part I: H2 production methods // Int. J. Hydrog. Energy. 2020. Vol. 45. P. 13777–13788.
5. Timmerberg S., Kaltschmitt M., Finkbeiner M. Hydrogen and hydrogen-derived fuels through methane decomposition of natural gas – GHG emissions and costs // Energy Conversion and Management: X. 2020. Vol. 7. P. 100043.
6. Parkinson B., Balcombe P., Speirs J. F., Hawkes A. D., Hellgardt K. Levelized cost of CO2 mitigation from hydrogen production routes // Energy & Environmental Science. 2019. Vol. 12, № 1. P. 19–40.
7. Abánades Weger L., Butler A. T. Methane cracking as a bridge technology to the hydrogen economy // Int. J. Hydrog. Energy. 2017. Vol. 42. P. 720–731.
8. Dagle R. A., Dagle V., Bearden M. D., Holladay J. D., Krause T. R., Ahmed S. An Overview of Natural Gas Conversion Technologies for Co-Production of Hydrogen and Value-Added Solid Carbon Products. Pacific Northwest National Lab: Richland, WA, USA, 2017.
9. Keipi T., Tolvanen K. E. S., Tolvanen H., Konttinen J. Thermo-catalytic decomposition of methane: The effect of reaction parameters on process design and the utilization possibilities of the produced carbon // Energy Convers. Manag. 2016. Vol. 126. P. 923–934.
10. Sajid M.U., Bicer Y. Thermodynamic assessment of chemical looping combustion and solar thermal methane cracking-based integrated system for green ammonia production // Therm. Sci. Eng. Prog. 2020. Vol. 19. P. 100588.
11. Msheik M., Rodat S., Abanades S. Methane Cracking for Hydrogen Production // A Review of Catalytic and Molten Media Pyrolysis Energies. 2021. Vol. 14, №. 11. P. 3107.
12. Abánades A., Rubbia C., Salmieri D. Technological challenges for industrial development of hydrogen production based on methane cracking // Energy. 2012. Vol. 46. P. 359–363.
13. Ashik U. P. M., Wan Daud W. M. A., Abbas H. F. Production of greenhouse gas free hydrogen by thermocatalytic decomposition of methane – A review. Renew. Sustain // Energy Rev. 2015. Vol. 44. P. 221–256.
14. Pudukudy M., Yaakob Z., Jia Q., Sobri Takriff M. Catalytic decomposition of undiluted methane into hydrogen and carbon nanotubes over Pt promoted Ni/CeO2 catalysts // New J. Chem. 2018. Vol. 42. P. 14843–14856.
15. Kopp M., Coleman D., Stiller C., Scheffer K., Aichinger J., Scheppat B. Energiepark Mainz: Technical and economic analysis of the worldwide largest Power-to-Gas plant with PEM electrolysis // Int. J. Hydrog. Energy. 2017. Vol. 42. P. 13311–13320.
16. Ayillath Kutteri D., Wang I.W., Samanta A., Li L., Hu J. Methane decomposition to tip and base grown carbon nanotubes and COx-free H2 over mono- and bimetallic 3d transition metal catalysts // Catal. Sci. Technol. 2018. Vol. 8. P. 858–869.
17. Patel S., Kundu S., Halder P., Marzbali M.H., Chiang K., Surapaneni A., Shah K. Production of hydrogen by catalytic methane decomposition using biochar and activated char produced from biosolids pyrolysis // Int. J. Hydrog. Energy. 2020. Vol. 45. P. 29978–29992.
18. Abánades A., Rubbia C., Salmieri D. Thermal cracking of methane into Hydrogen for a CO2 -free utilization of natural gas // Int. J. Hydrog. Energy. 2013. Vol. 38. P. 8491–8496.
19. Kudinov I. V., Pimenov A. A., Kryukov Y. A., Mikheeva G. V. A theoretical and experimental study on hydrodynamics, heat exchange and diffusion during methane pyrolysis in a layer of molten tin // International Journal of Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46. P. 10183–10190.
Рецензия
Для цитирования:
Желнов Ю.В., Долгих В.Д., Иванов С.А., Виноградова М.Р., Мелешко Н.В., Кудинов И.В. Получение водорода термокаталическим разложением метана с использованием катализатора «никель на кизельгуре». Сибирский физический журнал. 2023;18(3):95-103. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2023-18-3-95-103
For citation:
Zhelnov Y.V., Dolgikh V.D., Ivanov S.А., Vinogradova М.R., Meleshko N.V., Kudinov I.V. Obtaining Hydrogen by Thermocatalytic Decomposition of Methane Using a Catalyst ‘Nickel on Kieselgur’. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2023;18(3):95-103. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2023-18-3-95-103
Просмотров:
193
Послать статью по эл. почте 