การรีฟอร์มด้วยไอน้ำของเอทานอลบนตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล/ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เตรียมจากแกลบ

Abstract

งานวิจัยนี้ ศึกษาการนำซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เตรียมจากแกลบมาเป็นตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยา สำหรับการผลิตไฮโดรเจนด้วยการรีฟอร์มด้วยไอน้ำของเอทานอล โดยซิลิกอนคาร์ไบด์จากแกลบเตรียมด้วยกระบวนการคาร์โบเทอร์มอล-รีดักชัน (Carbothermal reduction) ที่อุณหภูมิการเผาไพโรไลซิสที่ 1300 1400 1500 และ 1600 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง ในบรรยากาศอาร์กอน และได้ทำการทดสอบลักษณะเฉพาะด้วยเทคนิค XRD SEM และ BET ซึ่งพบว่าสามารถเตรียมซิลิกอนคาร์ไบด์บีต้าเฟสที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะสูงกว่าซิลิกอนคาร์ไบด์ทางการค้า จากนั้นนำซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ได้มาเตรียมเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาโดยใช้วิธีการเอิบชุ่มด้วยนิกเกิล (ร้อยละ 10 โดยน้ำหนัก) และเผาแคลไซน์ที่อุณหภูมิ 700 องศาเซลเซียส พบว่าตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลบนซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เตรียมจากแกลบที่เผาไพโรไลซิสที่อุณหภูมิ 1300 องศาเซลเซียส ให้ประสิทธิภาพในการรีฟอร์มด้วยไอน้ำของเอทานอลและการผลิตไฮโดรเจนสูงที่สุด จากนั้นได้ศึกษาปัจจัยที่มีผลต่อความว่องไวในการเกิดปฏิกิริยาและการผลิตไฮโดรเจน ได้แก่ ผลของปริมาณโลหะนิกเกิล ผลของอุณหภูมิในการทำปฏิกิริยา ผลของอัตราส่วนโดยโมลของน้ำต่อเอทานอล และน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยาต่ออัตราการไหล โดยทดสอบเปรียบเทียบกับซิลิกอนคาร์ไบด์ทางการค้าในภาวะเดียวกัน พบว่าภาวะที่เหมาะสมให้ประสิทธิภาพในการรีฟอร์มด้วยไอน้ำของเอทานอลและผลผลิตไฮโดรเจนสูงสุด คือ การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ปริมาณนิกเกิลร้อยละเท่ากับ 7 บนซิลิกอนคาร์ไบด์ที่เตรียมจากแกลบที่เผาไพโรไลซิสที่อุณหภูมิ 1300 องศาเซลเซียส ทำปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 600 องศาเซลเซียส อัตราส่วนโดยโมลของน้ำต่อเอทานอลเท่ากับ 9 ต่อ 1 และน้ำหนักตัวเร่งปฏิกิริยาต่ออัตราการไหลเท่ากับ 30 กรัมของตัวเร่งปฏิกิริยาที่ 1 ชั่วโมงต่อโมล ซึ่งให้ผลผลิตไฮโดรเจนสูงสุดร้อยละเท่ากับ 57 ในขณะที่ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เตรียมจากซิลิกอนคาร์ไบด์ทางการค้าให้ผลผลิตไฮโดรเจนสูงสุดได้เพียงร้อยละเท่ากับ 49