Введение
Глава 1. Обзор литературы 9
1.1. Водородная экономика 9
1.2. Методы производства водорода в промышленности 12
1.2.1. Паровой риформинг метана и легких углеводородов 12
1.2.2. Газификация угля и тяжелых углеводородов 14
1.2.3. Электролиз воды 16
1.3. Производство водорода из возобновляемых источников 17
1.3.1. Газификация биомассы 17
1.3.2. Получение водорода из спиртов 18
1.4. Основные типы топливных элементов 19
1.4.1. Твердополимерные топливные элементы (ТПТЭ) 22
1.5. Получение водорода из метанола 24
1.5.1. Перспективы использования метанола в качестве источника водорода 24
1.5.2. Паровой риформинг метанола 25
1.6. Катализаторы парового риформинга метанола 27
1.6.1. Катализаторы на основе меди 27
1.6.2. Катализаторы на основе металлов VIII-Б группы 34
1.6.3. Носители для катализаторов ПРМ 36
1.7. Реакторы парового риформинга метанола 39
1.7.1. Традиционные реакторы 39
1.7.2. Мембранные реакторы 41
1.8. Мембранный катализ 43
1.8.1. Мембранные реакторы с мембранами на основе Pd сплавов 46
1.8.2. Проведение процесса парового риформинга метанола в мембранном реакторе 48
Глава 2. Материалы и методы экспериментальных исследований 55
2.1. Характеристики исходных веществ 55
2.2. Методы синтеза катализаторов 55
2.2.1. Катализаторы Cu-Ni, нанесенные на Zr02 55
2.2.2. Катализаторы Cu-Ni и Ru-Rh, нанесенные на MХZri-x02-s (M=Y, La, Се) 56
2.2.3. Катализаторы Cu-Ni и Ru-Rh, нанесенные на углеродные носители 56
2.3. Инструментальные методы исследований катализаторов 57
2.4. Проведение каталитических испытаний 59
2.4.1. Схема установки и описание эксперимента 59
2.4.2. Типы используемых реакторов 61
2.5. Методика кинетических экспериментов 62
Глава 3. Результаты и обсуждение 64
3.1. Структурные и морфологические характеристики катализаторов и подложки... 64
3.1.1. Катализаторы Cu-Ni, нанесенные на Zr02 65
3.1.2. Катализаторы Cu-Ni и Ru-Rh, нанесенные на MХZri-x02-s (M=Y, La, Се) 69
3.1.3. Катализаторы Cu-Ni и Ru-Rh, нанесенные на углеродные носители 76
3.2. Активность катализаторов в реакции парового риформинга метанола. Традиционный проточный реактор 82
3.2.1. Катализаторы Cu-Ni, нанесенные на Zr02 82
3.2.2. Катализаторы Cu-Ni и Ru-Rh, нанесенные на MХZri-X02-s (M=Y, La, Се) 86
3.2.3. Катализаторы Cu-Ni и Ru-Rh, нанесенные на углеродные носители 94
3.3. Кинетические исследования процесса ПРМ 100
3.4. Мембранный катализ 107
3.4.1. Процесс ПРМ в мембранном реакторе с Pd-Ru мембраной 108
3.4.2. Pd-Ag мембрана с модифицированной поверхностью 114
3.4.3. Исследование проницаемости мембран 118
3.5. Стабильность разработанных катализаторов 121
Выводы: 122
Список литературы 123
Список обозначений и сокращений 148
Благодарности 150
