Ssylka

Действительно ли биомасса способна стать надежным источником водорода?

Термохимические методы переработки биомассы, в частности паровая газификация, привлекают все больше внимания как перспективный способ получения водорода (H₂). Этот процесс позволяет генерировать синтез-газ, богатый H₂, однако его эффективность значительно снижается из-за образования смол. Смолы вызывают коррозию оборудования и засорение трубопроводов, что является серьезным препятствием для широкого применения технологии.
Действительно ли биомасса способна стать надежным источником водорода?
Изображение носит иллюстративный характер

Решением проблемы может стать использование катализаторов. Доказано, что они эффективно расщепляют смолы и увеличивают выход H₂. Кроме того, на процесс положительно влияют щелочные и щелочноземельные металлы (AAEM), такие как Ca, Mg, K и Na, содержащиеся в самой биомассе. Однако механизм их воздействия и взаимодействия различных металлов требует дальнейшего изучения.

Группа ученых под руководством профессора Инь Цзяо из Синьцзянского технического института физики и химии Китайской академии наук разработала серию новых катализаторов Ni/CaO–Ca₁₂Al₁₄O₃₃. Целью разработки было повышение стабильности катализаторов при газификации биомассы.

Исследование, опубликованное в журнале "Energy", подробно описывает свойства и эффективность одного из катализаторов этой серии — Ni/Ca₃AlO. В ходе экспериментов было установлено, что начальный выход H₂ при использовании данного катализатора составляет 30,08 ммоль/г биомассы, а концентрация H₂ в синтез-газе достигает 60,61 об.%.

Важнейшим показателем является стабильность катализатора. После десяти циклов работы на поверхности Ni/Ca₃AlO наблюдалось лишь минимальное осаждение углерода и незначительное спекание.

Такая высокая устойчивость к спеканию объясняется уникальной, лезвиеподобной морфологией катализатора. Она усиливает взаимодействие между металлом и носителем, предотвращая созревание Оствальда (рост крупных частиц за счет растворения мелких).

Кроме того, Ca₁₂Al₁₄O₃₃ в составе носителя подавляет образование нитевидного углерода, а легирование кальцием препятствует образованию инкапсулированных предшественников углерода. Совместное действие этих факторов обеспечивает устойчивость катализатора к накоплению углерода.

Данное исследование закладывает теоретическую основу для разработки новых никелевых катализаторов и предоставляет практические рекомендации по производству водорода путем каталитической газификации биомассы.


Новое на сайте