Μελέτη της υδρογόνωσης του CO2 σε καταλύτες Pd υποστηριγμένους σε οξείδια μετάλλων
Loading...
Date
2026-07-06
Authors
Λόης, Γεώργιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) μέσω αντιδράσεων υδρογόνωσης αποτελεί μια από τις πιο ελκυστικές διεργασίες για την αξιοποίησή του. Αφενός συμβάλλει στη μείωση των ατμοσφαιρικών εκπομπών CO2, αφετέρου οδηγεί στην παραγωγή πολύτιμων χημικών ενώσεων όπως η μεθανόλη και οι υδρογονάνθρακες, οι οποίες προσφέρουν το σημαντικό πλεονέκτημα της εύκολης αποθήκευσης και μεταφοράς σε σύγκριση με το υδρογόνο.Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάπτυξη αποτελεσματικώνκαταλυτικών συστημάτων για την υδρογόνωση του CO2 για τη παραγωγή μεθανόλης και μεθανίου. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκε η αντίδραση υδρογόνωσης του CO2 σε καταλύτες Pd υποστηριγμένους σε εμπορικά διαθέσιμα οξείδια μετάλλων, όπως τα CeO2, TiO2, Ga2O3, ZnO, CeO2-ZrO2 και TZ-8Y (ζιρκονία σταθεροποιημένη με ύττρια), με σκοπό την αξιολόγηση της επίδρασης της φύσης του φορέα στην καταλυτική ενεργότητα και την εκλεκτικότητα των καταλυτών.Τα αποτελέσματα της μελέτης καταδεικνύουν ότι η φύση του φορέα επηρεάζει σημαντικά τόσο την ενεργότητα όσο και την εκλεκτικότητα των καταλυτών προς τα προϊόντα της αντίδρασης. Ειδικότερα, στους καταλύτες Pd/Ga2O3 και Pd/ZnO σχηματίζονται τα διμεταλλικά κράματα Pd2Ga και PdZn, αντίστοιχα, τα οποία ευνοούν την αντίδραση υδρογόνωσης του CO2 προς μεθανόλη. Ο καταλύτης Pd/TiO2 παρουσιάζει την υψηλότερη μετατροπή CO2 και τη μεγαλύτερη εκλεκτικότητα προς μεθάνιο, ενώ ακολουθεί ο καταλύτης Pd/CeO2. Οι μεγαλύτερες μετατροπές CO2 των καταλυτών αυτών αποδίδονται, αντίστοιχα, στην υψηλή βασικότητα του CeO2 και στον συνδυασμό μεγάλης ειδικής επιφάνειας και ενεργού μεταλλικού Pd στο TiO2. Τέλος, οι καταλύτες Pd/CeO2-ZrO2 και Pd/TZ-8Y παρουσιάζουν την υψηλότερη εκλεκτικότητα προς CO, υποδηλώνοντας ότι στους συγκεκριμένους φορείς ευνοείται η αντίστροφη αντίδραση WGS.Η εργασία αποτελείται από 4 κεφάλαια. Στα τρία πρώτα κεφάλαια παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο της μελέτης. Συγκεκριμένα, αναλύονται οι βλαβερές επιδράσεις του CO2 στο περιβάλλον, καθώς και η σημασία των κύριων προϊόντων της αντίδρασης, με ιδιαίτερη έμφαση στη μεθανόλη ως πολύτιμη χημική πρώτη ύλη και το μεθάνιο ως καύσιμο. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται θερμοδυναμική ανάλυση των αντιδράσεων υδρογόνωσης του CO2 προς CO, CH4 και CH3OH. Επίσης, περιγράφονται η μεθοδολογία παρασκευής των καταλυτών, οι τεχνικές χαρακτηρισμού που εφαρμόστηκαν, και η πειραματική διάταξη και η διαδικασία διεξαγωγής των καταλυτικών δοκιμών. Τέλος, στο τέταρτο κεφάλαιοπαρουσιάζονται τα αποτελέσματα των πειραμάτων και συνοψίζονται τα συμπεράσματα που εξήχθησαν από την παρούσα μελέτη.
Description
Keywords
Υδρογόνωση CO2, Μετατροπή διοξειδίου του άνθρακα, Μεθανόλη