การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาในรูปแบบของแกนกลางและมีเปลือกหุ้มเพื่อการสังเคราะห์เชื้อเพลิง

Abstract

งานวิจัยฉบับนี้ทำการศึกษาและพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล-ซิลิกาที่มีโครงสร้างเป็นทรงกลมกลวง (Hollow sphere) สำหรับผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนด้วยปฏิกิริยาการเปลี่ยนรูปด้วยไอน้ำ (Stream reforming) ของเอทานอล โดยทำการศึกษาวิธีการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา โดยเตรียมคาร์บอนทรงกลมจากสารละลายไซโลสด้วยวิธีไฮโดรเทอร์มอลคาร์บอนไนเซชัน จากนั้นเคลือบผิวคาร์บอนด้วยซิลิกาเป็นชั้นเปลือก และเคลือบฝั่งนิกเกิลลงบนผิวซิลิกาด้วยวิธีการเคลือบฝังแบบเปียกและนำไปแคลไซน์ที่ 550 องศาเซลเซียส 3 ชั่วโมงและนำไปทดสอบประสิทธิภาพตัวเรื่องปฏิกิริยา ใช้ตัวเร่ง 0.1 กรัม บรรจุอยู่ตรงกลางเครื่องปฏิกรณ์ โดยเครื่องปฏิกรณ์เป็นแบบเบดนิ่ง รีดิวซ์ที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส 1 ชั่วโมงก่อนทำปฏิกิริยา อัตราการป้อนสารตั้งต้นอยู่ที่ 0.04 มิลลิลิตรต่อนาที สัดส่วนระหว่างน้ำกับเอทานอล คือ 9 ต่อ 1 ใช้เวลาทำปฏิกิริยา 4 ชั่วโมง ทำการเปรียบเทียบประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาใน 3 ประเด็น ประเด็นแรกคือเปรียบเทียบผลของโครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยา 2 แบบ คือ แบบแกนกลางและมีเปลือกหุ้ม (Core-shell) และแบบทรงกลมกลวง (Hollow sphere) ผลที่ได้คือโครงสร้างแบบทรงกลมกลวงให้ร้อยละการเปลี่ยนแปลงและปริมาณผลิตภัณฑ์แก๊สไฮโดรเจนมากกว่า จึงเลือกมาศึกษาต่อในประเด็นที่ 2 คือ ประมาณนิกเกิลบนพื้นผิวของตัวรองรับซิลิกา โดยทำการเปรียบเทียบปริมาณนิกเกิล 3 ค่า คือ ร้อยละ 5, 10 และ 15 โดยมวล พบว่าการเพิ่มปริมาณนิกเกิลทำให้ได้ปริมาณแก๊สไฮโดรเจนมากขึ้น แต่เมื่อเพิ่มมากไปจะเกิดการรวมตัวกันของนิกเกิลประสิทธิภาพจึงลดลงร้อยละ 10 จึงให้ผลดีที่สุด รองลงมา คือร้อยละ 15 และ ร้อยละ 5 ตามลำดับ ประเด็นสุดท้ายคืออุณหภูมิที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา ในงานวิจัยนี้ใช้อุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา 500 และ 700 องศาเซลเซียส ได้ข้อสรุปว่าที่ 700 องศาเซลเซียสให้ผลที่ดีกว่าเนื่องจากปฏิกิริยาการเปลี่ยนรูปด้วยไอน้ำเป็นปฏิกิริยาดูดความร้อนที่ 700 องศาเซลเซียสจึงเหมาะกับการทำปฏิกิริยามากกว่า