การผลิตไฮโดรเจนจากการเปลี่ยนรูปเมทานอลด้วยไอน้ำบนตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงรองรับด้วยซิลิกา

Abstract

พลังงานจากแก๊สไฮโดรเจนถือได้ว่าเป็นพลังงานเชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพสูง สะอาด และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม แก๊สไฮโดรเจนที่ผลิตได้ส่วนใหญ่ในปัจจุบันได้มาจากการเปลี่ยนรูปสารไฮโดรคาร์บอนด้วยไอน้ำ แต่ปัญหาที่สำคัญของกระบวนการนี้ คือ การขาดแคลนแหล่งของไฮโดรคาร์บอนที่นำมาใช้ในกระบวนการ ในงานวิจัยนี้จึงได้ทำการศึกษาการเปลี่ยนรูปเมทานอลด้วยไอน้ำบนตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงบนตัวรองรับซิลิกาที่เตรียมด้วย วิธีโซล-เจลที่มีการเติมโปรโมเตอร์ต่างชนิดกัน ได้แก่ ซีเรีย เซอร์โคเนีย และโปรโมเตอร์ผสมซีเรีย-เซอร์โคเนีย อีกทั้งศึกษาภาวะที่มีผลต่อความว่องไวของตัวเร่งปฏิกิริยา ได้แก่ การเผาตัวเร่งปฏิกิริยาภายใต้บรรยากาศไฮโดรเจนก่อนการทดลอง อัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของตัวเร่งปฏิกิริยาต่ออัตราการไหลของสารตั้งต้น และอัตราส่วนโดยโมลของน้ำต่อเมทานอล จากผล การทดลองพบว่า ตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงบนตัวรองรับซิลิกาจะอยู่ในรูปของทองแดงออกไซด์และถูกรีดิวซ์กลายเป็น Cu° เมื่อทำการเผาภายใต้บรรยากาศแก๊สไฮโดรเจนก่อนทำปฏิกิริยาซึ่งตรวจสอบผลได้ด้วยเทคนิค XRD การเติมซีเรียเป็นโปรโมเตอร์จะทำให้ทองแดงมีการกระจายตัวดี มีขนาดเล็กลง และรีดิวซ์ได้ง่ายกว่าโปรโมเตอร์ชนิดอื่น จากผลการทดสอบความว่องไวพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทองแดงบนตัวรองรับซิลิกาที่ใช้ซีเรียเป็นโปรโมเตอร์ให้ร้อยละการเปลี่ยนเมทานอลอย่างสมบูรณ์ที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส โดยมีร้อยละการเลือกเกิดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ร้อยละ 0.41 ในขณะที่การเพิ่มอัตราส่วนระหว่างน้ำหนักของตัวเร่งปฏิกิริยาต่ออัตราการไหลของสารตั้งต้นจาก 0.1 เป็น 0.5 และการเพิ่มอัตราส่วนโดยโมลของน้ำต่อเมทานอลจาก 1.5 เป็น 2.0 ตามลำดับ จะช่วยลดอุณหภูมิในการเปลี่ยนรูปเมทานอลด้วยไอน้ำอย่างสมบูรณ์ลงเหลือ 250 องศาเซลเซียส และลดร้อยละการเกิดคาร์บอนมอนอกไซด์เหลือร้อยละ 0.28 ได้