Каталізатори парового риформінгу біоетанолу

Біоетанол як вихідна сировина для одержання водню в ряду своїх переваг має одну з найбільш важливих – він може бути одержаний з біомаси, тобто є відновлюваною сировиною, на відміну від викопної вуглеводневої сировини, яка сьогодні складає основну сировинну базу промислового виробництва водню. Процес каталітичного парового риформінгу етанолу є перспективним методом одержання водню на основі рідкої біосировини: С₂Н₅ОН + 3Н₂О > 6Н₂ + 2СО₂. Він дозволяє (за умови відсутності побічних продуктів) одержати 50% водню із води, решту 50% - з етанолу; проведення процесу в промислових масштабах не буде порушувати баланс діоксиду вуглецю в атмосфері, оскільки СО₂, що виділяється в реакції, споживається при зростанні рослин.

Області застосування

В наукових і технологічних центрах, які здійснюють дослідження та розробки в галузі каталізу; в галузях хімічної промисловості, енергетики, виробництва каталізаторів для технологій отримання водню.

Короткий опис

Каталізатори на основі бікомпонентних активних фаз та складних оксидів, які містять Cu, Fe, Co, Ni, для одержання водню шляхом каталітичного парового риформінгу етанолу – продукту ферментативної переробки біомаси, для нових технологій отримання водню, що базуються на використанні відновлюваної біосировини. Нові знання та поглиблені уявлення про вплив природи каталізатора, його структурних і текстурних характеристик, кислотно-основних та окисно-відновних властивостей на перебіг процесів парового риформінгу рідких оксигенатів для одержання водню, що дозволить цілеспрямовано регулювати функціональні властивості каталізаторів таких процесів і сприятиме розвитку галузей нетрадиційної енергетики.

Очікувані властивості

Підвищення ефективності монометалічних мідних каталізаторів в процесі парового риформінгу біоетанолу за умов низьких та середніх температур (300-550^оС) шляхом застосування комбінованих систем, які містять два і більше активних компонентів, здатних до низькотемпературної активації етанолу, розриву С-С та О-Н зв’язків, прискоренню реакції водяного зсуву.

Переваги

Запропоновані каталізатори парового риформінгу етанолу не містять благородних металів, можуть працювати за умов низьких та середніх температур, відрізняються відсутністю моноксиду вуглецю в отриманому водні, що є важливою умовою його застосування у низькотемпературних паливних елементах. Процес здійснюється у розведених по етанолу сумішах, що дозволяє використовувати як вихідну сировину біоетанол після процесу ферментації біомаси без його подальшої дисцилляції. Залежно від складу каталізатору поряд з воднем можна отримувати й інші комерційно важливі сполуки, такі як етилен, ацетальдегід, ацетон, етилацетат на основі відновлюваної сировини.

Конкуренти

Процес на сьогоднішній день не комерціалізовано.
Дослідження в напрямку каталітичного парового риформінгу етанолу проводяться в наукових центрах Росії, ряду європейських країн (Франції, Італії, Іспанії, Греції), США, Бразилії, Аргентини, Китаю та Японії.

Стан розробки

Розроблено методики приготування каталізаторів на основі бікомпонентних активних фаз та складних оксидів, які містять Ni, Co, Fe, Cu. Встановлено ряди активності, селективності та продуктивності каталізаторів та показано перспективність залізо-вмісних зразків для подальших розроблень.
Одержано дані про вплив природи каталізатора, його структурних характеристик, окисно-відновних властивостей на перебіг парового риформінгу біоетанолу для одержання водню.

Інтелектуальна власність

Л.Ю.Долгіх, А.І.Трипольський, Є.Ю.Калішин, І.Б.Бичко, І.В.Дейнега, П.Є.Стрижак, О.М.Дудник, І.С.Соколовська.
Спосіб одержання водню. Патент України №60806, опубл. 25.06.2011, бюл.№12.

Контактна інформація

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

Проект №5 «Фундаментальні основи створення каталізаторів для одержання водню шляхом парової конверсії рідкої біосировини».

Контактна особа:

Стрижак Петро Євгенович
Долгіх Л.Ю

Е-mail:pstrizhak@hotmail.com

Е-mail:ldolgykh@inphyschem-nas.kiev.ua

---