Ключові слова
Як цитувати
Анотація
Нині одним із перспективних напрямків є хімічна утилізація діоксиду вуглецю в хімічні продукти й палива. Проведено дослідження гідрогенізації діоксиду вуглецю на каталітичних композиційних мембранах з одержанням нижчих вуглеводнів. Розроблені мембраннокаталітичні композити являють собою поєднання активної каталітичної та протонопровідної складових, нанесених на термо- та хемостійкий гнучкий носій – термостійку тканину кевлар. У ролі протонопровідної складової було використано продукт окиснювальної дегідрополіконденсації ацетилену. При виготовленні активних електродів мембранного композиту були використані стандартні широковживані промислові каталізатори: платинований оксид алюмінію (Pt/Al2O3), алюмонікельмолібденовий (Ni/Mo/Al), платинований оксид алюмінію із добавкою заліза (Fe/Pt/Al2O3). Каталітичні дослідження здійснювали у лабораторному реакторі проточного типу, внутрішній об’єм, якого розділено на дві камери за допомогою композитної каталітичної мембрани. Гідрогенізацію діоксиду вуглецю проводили у діапазоні температури 150–300 °С, тиску 1,0 МПа та мольному відношенні вихідної суміші n(CO2)/n(H2) = 1/1,18. Застосування принципу "водневого насосу" дозволило в 3-4 рази підвищити активність мембранного композиційного каталізатора. Експериментально було показано, що генерація потоку протонів через мембранний композит, в залежності від вибраного каталітичного компоненту, дозволяє проводити гідрогенізацію діоксиду вуглецю з одержанням нижчих вуглеводнів від С1 до С5. Активний каталітичний компонент, який у своєму складі містить платину або нікель, веде селективну гідрогенізацію СО2 до метану з можливістю нарощування карбонового ланцюга із утворенням алканів. Залізовмісний каталітичний компонент дозволяє проводити гідрування діоксиду вуглецю до метану з можливістю нарощування карбонового ланцюга і утворення алкенів.
Посилання
Aresta M., Karimi I., Kawi S. An Economy Based on Carbon Dioxide and Water: Potential of Large Scale Carbon Dioxide Utiliza-tion. Switzerland, 2019. 450 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-15868-2
Dr. Helmenstine A. M. Heat of formation or standard enthalpy of formation table. 2020. URL: https://www.thoughtco.com/common-compound-heat-of-formation-table-609253 (27.01.2020).
Aresta M. Dibenedetto A. Beyond fractionation in microalgae utilization. Bioenergy with carbon capture and storage. Elsevier. 2019. P. 173-193. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816229-3.00009-0
Aresta M. Carbon dioxide as chemical feedstock. Weinheim, 2010. 393 p. https://doi.org/10.1002/cssc.201000097
Meshkini Far R., Dyachenko A., Gaidai S., Bieda O., Filonen-ko M., Ishchenko O. Catalytic properties of Ni-Fe systems in the reaction of CO2 methanation at atmospheric pressure. Acta Physica Polonica A. 2018. V. 133. N.4. P.1088-1090. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.133.1088
Zhludenko M., Dyachenko A., Bieda O., Gaidai S., Filonenko M., Ischenko O. Structure and catalytic properties of Co-Fe systems in the reaction of CO2 methanation. Acta Physica Polonica A. 2018. V. 133. N.4. P.1084-1087. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.133.1084
Meshkini Far R., Dyachenko A.G., Bieda O., Gaidai S., Ischenko O., Lisnyak V. CO2 hydrogenation into CH4 over Ni-Fe catalysts. Functional Materials Letters. 2018. 11(3), 1850057. 1-6. https://doi.org/10.1142/S1793604718500571
Huang Y., Meng X., Dang Z., Shanzhi W., Chuanan Z. Light Olefin Synthesis from Carbon Dioxide by Hydrogenation over Supported on ZSM-5 Zeolite Catalyst. J. Chem.Soc. Chem Commun. 1995. V. 9. P. 1025-1026. https://doi.org/10.1039/c39950001025
Wambach J., Baiker A., Wokaun A. CO2 hydrogenation over metal/zirconia catalysts. Phys Chem Chem Phys. 1999. V. 1. P. 5071-5080. https://doi.org/10.1039/a904923a
Dai B., Zhou G., Ge S., Hongmei X., Zhaojie J., Guizhi Z., Kun X. CO2 reverse water-gas shift reaction on mesoporous M-CeO2 catalysts. J. Chem Eng. 2017. V. 95. P. 634-642. https://doi.org/10.1002/cjce.22730
Kunkes E.L., Studt F., Abild-Pedersen F., Schlöglac R., Behrens M. Hydrogenation of CO2 to methanol and CO on Cu/ZnO/Al2O3: is there a common intermediate or not? J Catal. 2015. V. 328. P. 43-48. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2014.12.016
V.A. Bortyshevskyy, D.S. Kamenskyh, V.A. Yevdokymen-ko, R.V. Korzh, T.V. Tkachenko, S.L. Melnykova, V.G. Motorniy. Syn-thesis of carbonic-nickel nanostructures and their application for proton pumps. Carbon Nanomaterials in Clean Energy Hydrogen System. Part of the series NATO Science for Peace and Security Series C: Envi-ronmental Security. 2008. 137-150. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-8898-8_12
Korshak V.V., Sladkov A.M., Kudryavtsev Yu.P.: The synthesis of polymeric acetylenides, Vysokomolek. Soed. 1960. 2. Р. 1824-1827. (in Russian).
Lidorenko N.S., Muchnik G.F. Elektrokhimicheskiye genera-tory. M., 1982. 448 c. (in Russian)
Yevdokymenko V.O. Isopropanol Obtaining over Proton Conductive Catalytic Membranes: thesis for a candidate's degree in chemical sciences: 02.00.13. ІBOPC NASU. К., 2005. 18 с. (in Ukrainian)
Ткаchenko Т.V. Low-Molecular Symmetric Ether Obtaining over Proton Conductive Catalytic Membranes: thesis for a candidate's degree in chemical sciences: 02.00.13. ІBOPC NASU. К., 2008. 22 p. (in Ukrainian)
Frumkin A.N. Izbrannyye trudy: Elektrodnyye protsessy. M., 1987. 336s. (in Russian)