Performance of carbon nanotubes as supports of nickel-iron catalysts for carbon dioxide methanation

Phanatchakorn Mala

dc.contributor.advisor	Tawatchai Charinpanitkul
dc.contributor.advisor	Sakhon Ratchahat
dc.contributor.author	Phanatchakorn Mala
dc.contributor.other	Chulalongkorn University. Faculty of Engineering
dc.date.accessioned	2021-09-22T23:39:06Z
dc.date.available	2021-09-22T23:39:06Z
dc.date.issued	2020
dc.identifier.uri	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77260
dc.description	Thesis (M.Eng.)--Chulalongkorn University, 2020
dc.description.abstract	Nowadays, an increase in CO2 emission is one of the main reasons of global warming. Many studies have tried to solve the problem by developing catalysts to efficiently convert CO2 into CH4. Herein, bimetallic Ni-Fe catalyst was studied to improve the catalyst activity of Ni-based catalyst which has low activity and is easily deactivated. Carbon nanotubes (CNTs) have been identified as one of the most promising nanomaterials with unique electrical, thermal, and mechanical properties. In this thesis, CNTs was synthesized from eucalyptus oil as a renewable carbon source and then employed as catalyst support material in methanation. Variations of synthesis conditions indicated the optimal pyrolysis temperature (Tpyro) of 900 °C and molar ratio of eucalyptus oil and ferrocene (moil/fer) of 3:1 to obtain highest content of CNTs and highest thermal stability. The synthesized CNTs were impregnated with nickel and iron with different weight ratios to be catalyst for CO2 methanation. The 30wt% Ni-Fe/CNT with weight ratio Ni:Fe of 70:30 could provide the highest CO2 conversion and methane yield at reaction temperature of 325 °C and molar ratio CO2:H2:He of 1:4:5 due to its highest reducibility and synergistic effect of Ni and inherited Fe presence in synthesized CNTs.
dc.description.abstractalternative	ในปัจจุบันปัญหาภาวะโลกร้อนมีสาเหตุมาจากการเพิ่มขึ้นของปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ ดังนั้นจึงได้มีงานวิจัยมากมายพยายามที่จะลดปริมาณของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยการพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ไปเป็นแก๊สมีเทนได้อย่างมีประสิทธิภาพ งานวิจัยนี้จึงได้ศึกษาประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลและเหล็ก เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลซึ่งแต่เดิมนิยมใช้ในปฏิกิริยานี้ มีค่าความสามารถในการเกิดปฏิกิริยาไม่สูงมากนัก และยังเสื่อมสภาพได้ง่าย นอกจากนั้นท่อนาโนคาร์บอนเป็นหนึ่งในวัสดุระดับนาโนที่มีคุณสมบัติที่น่าสนใจหลากหลายประการ เช่น มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้า คุณสมบัติทางกล และคุณสมบัติการนำความร้อนที่ดี ในงานวิจัยนี้ใช้น้ำมันยูคาลิปตัสเป็นสารตั้งต้นในการผลิตท่อนาโนคาร์บอน โดยท่อนาโนคาร์บอนถูกสังเคราะห์ผ่านวิธีการไพโรไรซิสร่วมของน้ำมันยูคาลิปตัสและตัวเร่งปฏิกิริยาเฟอร์โรซีน จากการทดลองพบว่าท่อนาโนคาร์บอนที่ได้จากการสังเคราะห์ที่อุณหภูมิ 900 °C และอัตราส่วนโดยโมลของน้ำมันยูคาลิปตัสต่อเฟอร์โรซีน 3:1 เป็นท่อนาโนคาร์บอนที่มีคุณภาพและสเถียรภาพทางความร้อนสูงที่สุด จากนั้นท่อนาโนคาร์บอนที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นจากสภาวะดังกล่าว จะถูกนำไปใช้เป็นตัวรองรับของตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิลและเหล็ก เพื่อใช้ในปฏิกิริยามีเทเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ ที่อุณหภูมิ 325 องศาเซลเซียส อัตราส่วนระหว่าง CO2: H2: He อยู่ที่ 1:4:5 โดยโมล จากการทดลองทำให้ทราบว่า ที่อัตราส่วนโดยน้ำหนักของนิกเกิลกับเหล็กที่ 70:30 จะให้ร้อยละการเปลี่ยนของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สูงที่สุด เนื่องมาจากตัวเร่งปฏิกิริยาที่สภาวะดังกล่าวมีความสามารถในการรีดิวซ์สูงซึ่งเป็นผลมาจากการเติมเหล็กลงไปบนตัวเร่งปฏิกิริยาในปริมาณที่เหมาะสม
dc.language.iso	en
dc.publisher	Chulalongkorn University
dc.relation.uri	http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2020.68
dc.rights	Chulalongkorn University
dc.subject.classification	Engineering
dc.title	Performance of carbon nanotubes as supports of nickel-iron catalysts for carbon dioxide methanation
dc.title.alternative	สมรรถนะของท่อนาโนคาร์บอนสำหรับเป็นตัวรองรับตัวเร่งปฏิกิริยานิกเกิล-เหล็กสำหรับปฏิกิริยามีเทนเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์
dc.type	Thesis
dc.degree.name	Master of Engineering
dc.degree.level	Master's Degree
dc.degree.discipline	Chemical Engineering
dc.degree.grantor	Chulalongkorn University
dc.identifier.DOI	10.58837/CHULA.THE.2020.68