การกำจัดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ในรีฟอร์มก๊าซเป็นเชื้อเพลิงทางเลือกเพื่อใช้กับเซลเชื้อเพลิงแบบเมเบรน ปีที่ 2

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ผสมคอปเปอร์และซีเรียมที่มีการเติมโคบอลต์ออกไซด์ เป็นสารโปรโมทร่วมที่อัตราส่วนร้อยละโดยน้ำหนักต่างกัน เพื่อใช้ในการกำจัดก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ในรีฟอร์มก๊าซาำหรับการใช้งานในเซลเชื้อเพลิงแบบเยื่อแลกเปลี่ยนโปรตอน โดยทำการวิเคราะห์พื้นที่ผิวจำเพาะ ขนาดผลึกของตัวเร่งปฏิกิริยา ความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาทั้งปฏิกิริยาคาร์บอนมอนอกไซด์ออกซิเดชันและการเลือกเกิดปฏิกิริยาคาร์บอนมอนอกไซด์ออกซิเดชัน โดยตัวเร่งปฏิกิริยาถูกเตรียมตัวด้วยวิธีการตกตะกอนร่วม จากการทดลอง พบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซด์ผสม ที่มีการเติมดคบอลต์ออกไซด์ร้อยละ 8 โดยน้ำหนัก ให้พื้นที่ผิวจำเพาะสูงถึง 132.9 ตารางเมตรต่อกรัม แสดงความสามารถในเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนมอนอกไซด์ออกซิเดชันได้ดีกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะออกไซต์ผสมอื่น และเมื่อปริมาณโคบอลต์ออกไซด์ในตัวเร่งปฏิกิริยาเพิ่มมากขึ้น ทำให้พื้นที่ผิวจำเพาะและความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนมอนอกไซด์ออกซิเดชันลดลง เมื่อนำมาทดสอบการเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนมอนอกไซด์ออกซิเดชันในสภาวะที่มีก๊าซไฮโดรเจนในปริมาณมากเกินพอ (ร้อยละ 50 โดยปริมาตร) พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีคาร์บอลต์ ร้อยละ 8 โดยน้ำหนักสามารถเร่งปฏิกิริยาได้ดี และให้ค่าการเลือกเกิดปฏิกิริยาคาร์บอนมอนอกไซด์ออกซิเดชั่นสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา ปัจจัยของ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์, น้ำ, ความเข้มข้นของก๊าซออกซิเจน และความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ ที่ส่งผลกระทบต่อตัวเร่งปฏิกิริยา พบว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำส่งผลให้คาร์บอนมอนอกไซด์ออกซิเดชันมีค่าลดลง ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากการดูดซับบนพื้นผิวในช่วงอุณหภูมิต่ำกว่า 150 องศาเซลเซียส และการเกิดปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิพแบบย้อนกลับที่อุณหภูมิสูงกว่า 150 องศาเซลเซียส นอกจากนี้การลดค่าความเข้มข้นของก๊าซออกซิเจนและก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ส่งผลให้การเร้งปฏิกิริยาเกิดได้ดีที่อุณหภูมิต่ำลง ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากการมีตำแหน่งกัมมันต์ว่างพอที่จะให้ดูดเลกุลของก๊าซทั้งสองสามารถดูดซับทางเคมีเพื่อเกิดปฏิกิริยาได้นั่นเอง The objective of this work is to study the activities of mixed oxidescontaining cobalt oxide as a catalyst for CO removal in reformed gas. The mixed oxides with varying amount of cobalt oxide were characterized for their specific surface areas, average pore diameters, chemical structure and average crystallite sizes. All samples were prepared by coprecipitation method. The BET results showed that the samples containing 85 cobalt ixide gave the highest specific surface area of 132.9m2/g. Moreover, this catalyst showed the best performance to CO oxidation. CO completely converted to CO2 at 170 degree Celsius. However, an increase in amont of cobalt oxide in the catalysts led to decreasing of specific surface area and decreasing in the acticity of the catalyst to the reaction. For selective CO oxidation, the same catalyst has shown the highest activity and selectivity to CO oxidation in the presence of 50% H2 in the gas feed. The effect of the presence of CO2, H2O and concentration of CO and O2 to the catalytic activity of the catalyst was also investigated. The results showed that both CO2 and H2O have negative to the activity. This could be due to the physical adsorption at reaction temperature below 150'C and the formation of CO from reverse water gas shift reaction at the reaction temperatures greater that 150 'C. Furthermore, the lower of O2 and CO2 and CO concentrations, the higher of the catalytic activity in the presence of excess hydrogen was. This may due to the availability of active sites.