ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การศึกษาเบื้องต้นของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนและปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากเอธานอล

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การศึกษาเบื้องต้นของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนและปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากเอธานอล
นักวิจัย : สุภาภรณ์ เทอดเทียนวงษ์
คำค้น : Autothermal reaction , Catalyst , Ethanol , Hydrogen production , Partial oxidation , การผลิตไฮโดรเจน , ตัวเร่งปฏิกิริยา , ปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วน , ปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอล , เอธานอล
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2548
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=RDG4530019 , http://research.trf.or.th/node/1282
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

ในการศึกษาการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากสารละลายเอธานอลนี้ได้ศึกษาปฏิกิริยา 2 ชนิด คือ ปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนและปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอล โดยในปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนได้ทำการศึกษาอิทธิพลของอัตราส่วนของออกซิเจนต่อเอธานอล (O2:C2H5OH) ในช่วง 0.1-1.2 และอิทธิพลของอุณหภูมิในช่วง 550 -700 ?C บนตัวเร่งปฏิกิริยา 15%Ni/Al2O3 จากผลการทดลองพบว่า ค่าผลได้ของก๊าซไฮโดรเจนมีค่าสูงสุดเมื่อค่า O2:C2H5OH มีค่าอยู่ในช่วง 0.3-0.5 ส่วนอิทธิพลของอุณหภูมิในช่วงที่ศึกษาพบว่า เมื่ออุณหภูมิมีค่าสูงขึ้นความเข้มข้นของก๊าซไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนนอกไซด์มีค่าสูงขึ้น ในขณะที่ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และมีเธนลดลง ซึ่งเมื่อพิจารณาผลร่วมกันกับค่าผลได้ของไฮโดรเจนพบว่าที่ 650oC เป็นอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุด ส่วนในปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลได้ทำการศึกษาอิทธิพลของชนิดของโลหะไวของตัวเร่งปฏิกิริยาและอัตราส่วนน้ำต่อออกซิเจน (H2O:O2) ชนิดของโลหะไวของตัวเร่งปฏิกิริยา 7 ชนิดที่ศึกษาคือ Ni Co Cu Cr Pd Ru และ Pt บน Al2O3 ค่า H2O:O2 ที่ศึกษามีค่าในช่วง 0.5-30 จากผลการทดลองพบว่าชนิดของโลหะไวมีผลต่อการส่งเสริมปฏิกิริยาหลักที่แตกต่างกัน โดย Ni Pd และ Pt ช่วยส่งเสริมปฏิกิริยาปฏิรูปด้วยไอน้ำซึ่งทำให้เพิ่มปริมาณก๊าซไฮโดรเจน และลำดับของโลหะไวบนอลูมินาที่ให้ค่าผลได้ของไฮโดรเจนจากมากไปหาน้อยมีดังนี้ 15%Ni>0.75%Pt>1%Ru~ 15%Co~1%Pd>15%Cu>Al2O3>15%Cr จากการเปรียบเทียบค่าผลได้ของไฮโดรเจน ค่าการเลือกของไฮโดรเจน โค้กบนตัวเร่งปฏิกิริยาและการวิเคราะห์ทางด้านราคาของตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่า Ni เหมาะสมที่สุดสำหรับปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลของเอธานอล สำหรับอิทธิพลของค่า H2O:O2 ในกระบวนการออโต้เทอร์มอลที่ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็น 15%Ni/Al2O3 พบว่าที่อัตราส่วน 6-14 จะให้ค่าผลได้ของไฮโดรเจนที่ดี ค่า H2O:O2 ที่ให้ความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีที่สุดในขณะที่ค่าประสิทธิภาพพลังงานปานกลาง (24%) คือ 14 แต่ค่า H2O:O2 ที่ให้ค่าประสิทธิภาพพลังงานหรือผลิตภัณฑ์ไฮโดรเจนสูงที่สุด (43%) โดยให้ค่าความเสถียรอยู่ในระดับปานกลาง คือ 6 เมื่อเปรียบเทียบกระบวนการทั้งสอง พบว่า กระบวนการออโต้เทอร์มอลเป็นกระบวนการที่เหมาะสมในการผลิตก๊าซไฮโดรเจนเพื่อป้อนเข้าเซลล์เชื้อเพลิงมากกว่ากระบวนการออกซิเดชันบางส่วน โดยให้ค่าประสิทธิภาพพลังงานสูงถึง 63% จากผลการศึกษาในงานวิจัยนี้ทำให้ทราบว่าเอธานอลที่ได้จากพืชผลทางการเกษตรสามารถนำไปเป็นเชื้อเพลิงเพื่อถูกเปลี่ยนเป็นไฮโดรเจนด้วยกระบวนการออโต้เทอร์มอลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งกระบวนการและตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมที่ได้จากงานวิจัยนี้ควรจะได้มีการศึกษาละเอียดมากขึ้นในแง่ของความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยาระยะยาว สภาวะของการเดินเครื่อง และจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา รวมทั้งการต่อระบบเข้ากับกระบวนการที่ทำให้ก๊าซบริสุทธิ์เพื่อการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์สำหรับใช้กับเซลล์เชื้อเพลิงต่อไป Hydrogen production from ethanol via 2 processes, partial oxidation and autothermal reforming, were studied. In partial oxidation study, effect of oxygen to ethanol ratio (O2:EtOH) in the range of 0.1-1.2 and effect of reactor temperature in the range of 550-700oC on Ni/Al2O3 catalyst were investigated. From the experimental results, product gas composition, product gas flow rate, H2 yield and CO yield were influenced by O2:EtOH and the value giving maximum H2 yield was between 0.3-0.5. In the study of reactor temperature effect, both H2 and CO composition, CO yield, and H2 yield were increased whereas CO2 and CH4 composition were decreased as the reactor temperature increased. The temperature of 650oC was chosen to be the suitable temperature for partial oxidation. In autothermal reaction study, type of metal catalyst and water to oxygen ratio (H2O:O2) were selected to investigate. Seven active metals on Al2O3 were tested: Ni, Co, Cu, Cr, Pd, Ru, and Pt. The range of H2O:O2 ratio studied were 0.5-30 equivalent to 95.5-26.5% ethanol concentration. The experimental results showed that different metals enhanced type of reaction differently. Ni, Pd and Pt improved steam reforming of ethanol resulting in high H2 yield. The order of active metal on Al2O3 giving H2 yield ranked from high to low is 15%Ni > 0.75%Pt3 >1%Ru ~ 15%Co ~1%Pd > 15%Cu> Al2O3 > 15%Cr. When considering H2 yield and coke yield together with the price of catalysts, Ni was shown to be the best catalyst and hence chosen to study for the effect of H2O:O2 ratio. The H2O:O2 ratios that gave high H2 yield were in the range of 6-14. In combination with energy efficiency analysis, H2O:O2 ratio of 6 showed the best energy efficiency (43%) with average stability while H2O:O2 ratio of 14 gave the best stability with average energy efficiency value (24%). In comparison of partial oxidation and autothermal reaction at the same operating condition studied in this research both in terms of H2 yield or energy efficiency and catalyst stability, autothermal reaction giving energy efficiency of 63% was a better process. From this research study, ethanol produced from agricultural raw materials can be utilized as raw material for hydrogen production via autothermal reaction efficiently. The study on conversion process and catalyst selected should be further studied on its stability, operating condition, kinetic of reaction as well as combined product-gas-purification process for utilizing in fuel cell.

บรรณานุกรม :
สุภาภรณ์ เทอดเทียนวงษ์ . (2548). การศึกษาเบื้องต้นของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนและปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากเอธานอล.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุภาภรณ์ เทอดเทียนวงษ์ . 2548. "การศึกษาเบื้องต้นของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนและปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากเอธานอล".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
สุภาภรณ์ เทอดเทียนวงษ์ . "การศึกษาเบื้องต้นของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนและปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากเอธานอล."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2548. Print.
สุภาภรณ์ เทอดเทียนวงษ์ . การศึกษาเบื้องต้นของปฏิกิริยาออกซิเดชันบางส่วนและปฏิกิริยาออโต้เทอร์มอลในการผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนจากเอธานอล. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2548.