Фундаментальні аспекти відновлювано-водневої енергетики і паливно-комірчаних технологій

Каталітичні властивості анодних матеріалів керамічних паливних комірок (КПК) в процесах окислювальної конверсії вуглеводневого палива

Схема електро - каталітичного риформінгу природного газу в анодному просторі керамічної паливної комірки (КПК), обладнаної зовнішнім паливним процесором

Області застосування

Розроблені композитні каталізатори окислювального риформінгу вуглеводневого палива (природного газу), стійкі до завуглецювання та сірчаних сполук як прототипи анодних матеріалів будуть використані при оптимізації будови та конструюванні анодних електродів КПК в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України /координує роботи в галузі паливно-комірчаних технологій в Україні/.
Розроблений термостабільний блоковий каталізатор стільникової структури може бути використаний в зовнішньому паливному процесорі-теплообміннику, в якому природний газ та окислювач (повітря, кисень) підігріваються до робочої температури КПК (700°С) продуктами реакції (вода та вуглекислий газ), що виходять з паливної комірки та перебігає каталітичний окси- паро- вуглекислотний риформінг (три-риформінг) метану з утворенням водню та монооксиду вуглецю, які також є паливом для КПК.

Короткий опис

Ni вмісні композити на основі Y(Sc,Ce)-стабілізованого діоксиду цирконію з високою каталітичною активністю та ресурсними характеристиками (стабільність роботи, стійкість до завуглецювання та дезактивації під дією сірчаних сполук, здатність до регенерації) в процесах окислювального риформінгу метану (парова конверсія, інтегрований процес три-риформінгу метану), які моделюють електро - хімічний риформінг вуглеводневого палива в КПК. Активні та стабільні Ni/La,Ce/Al₂O₃ каталізатори на основі блоків стільникової структури з кордієриту для процесу окси- паро-вуглекислотного риформінгу природного газу в зовнішньому паливному процесорі.

Очікувані властивості

Підвищення стабільності та ресурсу роботи КПК, яке забезпечується використанням анодних матеріалів оптимального складу з високою каталітичною активністю та ресурсними характеристиками в процесах окислювального риформінгу природного газу в температурному інтервалі 600–700°С, характерному для роботи паливної комірки.
Використання зовнішнього паливного процесору на основі блокового каталізатора стільникової структури дозволить підвищити ККД паливної комірки.

Переваги

Розроблені композитні каталізатори за своєю активністю та стабільністю в процесах окислювального риформінгу вуглеводневого палива не поступаються відомим каталітичним системам на основі оксидів 3 d-металів та стабілізованого діоксиду цирконію (ScSZ, YSZ, CeSZ). Блокові каталізатори стільникової структури для комбінованого окси-паро-вуглекислотного риформінгу природнього газу в зовнішньому паливному процесорі за продуктивністю переважають промислові каталізатори (HT R 67 та ICI 57-7) три-риформінгу метану.

Конкуренти

•Провідними установами в галузі розробки та виробництва КПК є:
UTC Power (США);
Nuvera Fuel Cells (США - Італія);
Pacific Northwest National Laboratory (США);
University of Alberta (Канада).
•Провідними виробниками каталізаторів три-риформінгу метану є:
Haldor-Topsoe (Данія);
Imperial Chemical Industry (Англія).

Стан розробки

Синтезовано композитні каталізатори на основі стабілізованого скандієм і церієм діоксиду цирконію (10Sc1CeSZ) та оксидів нікелю, міді, діоксиду церію, промотовані металами платинової групи (Pt, Pd). Досліджено активність зазначених каталізаторів в процесах парової конверсії та три-риформінгу метану при робочих температурах КПК (600–800°С). Розроблено активні та стабільні блокові каталізатори стільникової структури для процесу окси-паро-вуглекислотного риформінгу метану.

Інтелектуальна власність

Патент на корисну модель № 108461, «Нікелевмісний каталізатор для три-риформінгу метану», Винахідники: Губарені Євген Віталійович, Соловйов Сергій Олександрович, Орлик Світлана Микитівна, Курилець Ярослава Петрівна; виданий 25.07.2016, Бюл. №14; МПК B01J 23/755 (2006.01), B01J 35/04 (2006.01); Власник: Інститут Фізичної Хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України.

Контактна інформація

Виконавець: Інститут фізичної хімії ім. Л.В. Писаржевського НАН України

Проект №22 «Каталітичні властивості анодних матеріалів керамічних паливних комірок в процесах окислювальної конверсії вуглеводневого палива»

Контактна особа:

Teл. +38 044 525-65-90

Е-mail: Gubareni@nas.gov.ua

Канцерова Марина Рашидівна

відповідальний виконавець
старший науковий співробітник

Teл. +38 095 525-67-75

Е-mail: RoberArtois@gmail.com