Hydrogen Production From Sorption Enhanced Chemical Looping Steam Ethanol Reforming Using Calcium Oxide/ Copper Oxide/ Nickel Oxide Multifunctional Catalyst

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

การผลิตไฮโดรเจนด้วยการปฏิรูปเอทานอลด้วยไอน้ำแบบเคมิคอลลูปปิงที่ส่งเสริมด้วยการดูดซับโดยตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่แคลเซียมออกไซด์/คอปเปอร์ออกไซด์/นิกเกิลออกไซด์

Author

Talita Nimmas, Faculty of Engineering

Year (A.D.)

2018

Document Type

Thesis

First Advisor

Suttichai Assabumrungrat

Second Advisor

Suwimol Wongsakulphasatch

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Department (if any)

Department of Chemical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมเคมี)

Degree Name

Master of Engineering

Degree Level

Master's Degree

Degree Discipline

Chemical Engineering

DOI

10.58837/CHULA.THE.2018.78

Abstract

Multifunctional catalyst was developed for hydrogen production via sorption enhanced chemical looping ethanol steam reforming. Calcium acetate (Ca2Ac) and calcium chloride (CaCl) were used as calcium precursor. Sodium carbonate (Na2CO3) and urea (CO(NH2)2) were used as carbonate precursor. The NiO/CaOAc-Urea-Ca12Al14O33 showed the longest pre-breakthrough period of 60 min and 88% of hydrogen purity at steam to ethanol molar ratio (S/E) of 4:1, temperature 600 ﹾC. Stability of NiO/CaOAc-Urea-Ca12Al14O33 was tested over 10 cycles and the results showed hydrogen purity can be maintained at 90% during pre-breakthrough period. The effect of synthesis method: sol-mixing and sol-gel, on hydrogen production was compared and the result found that sol-gel method produced hydrogen purity (91%) higher than sol-mixing method (88%). The copper addition into multifunctional catalyst by sol-gel method was studied with different strategies. The preparation method in one-pot synthesis Ni-Cu-CA offered the highest hydrogen purity ca. 93% for 60 min, while, the impregnation synthesis of Cu into Ni-CA (Cu/(Ni-CA)) produced hydrogen purity ca. 89%, and Ni/(Cu-CA) showed hydrogen purity ca. 83%. The stability of Cu/(Ni-CA) can be maintained at ca. 88%, whereas Ni-Cu-CA slightly decreased from 93% to 87% after 5 cycles.

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

ตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในกระบวนการดูดซับเพื่อผลิตแก๊สไฮโดรเจน แคลเซียมอะซิเตท แคลเซียมคลอไรด์ ได้นำมาทดสอบสำหรับใช้เป็นสารตั้งต้นแคลเซียม ส่วนโซเดียมคาร์บอเนต ยูเรีย เป็นสารตั้งต้นของคาร์บอเนต โดยตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ที่ใช้ตัวดูดซับที่เตรียมจากแคลเซียมอะซิเตทและยูเรียแสดงความสามารถในการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์นานที่สุด (60 นาที) และให้ความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนร้อยละ 88 ที่อัตราส่วนเอทานอลต่อไอน้ำเท่ากับ 4 อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ความเสถียรของตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ (NiO/CaOAc-Urea-Ca12Al14O33 ) ถูกทดสอบ 10 รอบ พบว่ามีความเสถียรตลอดการทดสอบ จากการศึกษาเปรียบวิธีการสังเคราะห์ของตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมด้วยวิธีโซลมิกซ์กับวิธีโซลเจลพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมด้วยวิธีโซลเจลสามารถผลิตไฮโดรเจน (ร้อยละ 91) ได้สูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมด้วยวิธีโซลมิกซ์ (ร้อยละ 88) การเติมโลหะคอปเปอร์ลงบนตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ด้วยวิธีโซลเจลที่แตกต่างกันด้วยรายละเอียดเทคนิคการสังเคราะห์ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในกระบวนการดูดซับเพื่อส่งเสริมการปฏิรูปแบบเคมิคอลลูปปิ้งของเอทานอลเพื่อผลิตแก๊สไฮโดรเจน โดยตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ที่เติมโลหะนิกเกิลในขั้นตอนเดียว (Ni-Cu-CA) สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ความบริสุทธิ์สูงที่สุดร้อยละ 91 ตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ที่ทำการเติมโลหะคอปเปอร์ภายหลังด้วยวิธีจุ่มชุบ (Cu/(Ni-CA)) สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ความบริสุทธิ์ร้อยละ 89 และตัวเร่งปฏิกิริยาทำการเติมโลหะนิกเกิลภายหลังด้วยวิธีจุ่มชุบ(Ni/(Cu -CA)) สามารถผลิตไฮโดรเจนได้ความบริสุทธิ์สูงที่สุดร้อยละ 83 ที่อัตราส่วนเอทานอลต่อไอน้ำเท่ากับ 3 อุณหภูมิ 500 องศาเซลเซียส ความดันบรรยากาศ ตัวเร่งปฏิกิริยาหลายหน้าที่ (Cu/(Ni-CA)) สามารถผลิตไฮโดรเจนได้คงที่ร้อยละ 88 เป็นจำนวน 5 รอบ ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยา Ni-Cu-CA ลดลงจากร้อยละ 93% ในรอบที่ 1 เหลือร้อยละ 86% ในรอบที่ 5

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.

Recommended Citation

Nimmas, Talita, "Hydrogen Production From Sorption Enhanced Chemical Looping Steam Ethanol Reforming Using Calcium Oxide/ Copper Oxide/ Nickel Oxide Multifunctional Catalyst" (2018). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 2209.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/2209