Produzione di bioidrogeno: studio dell'attività catalitica di Ni e Co su graphene nanoplatelets

Abstract

Questo elaborato di tesi ha lo scopo di studiare le prestazioni di alcuni catalizzatori nell’ambito della produzione di bio-idrogeno. In particolare, le reazioni di dry reforming del biogas e la deidrogenazione del bio-etanolo sono state effettuate a differenti temperature, impiegando catalizzatori a base di Ni e di Co supportati su Gnp. Il letto catalitico è stato posizionato in reattori tubolari, situati nella zona isoterma dei rispettivi forni. Lo studio è stato condotto impiegando due linee catalitiche su scala di laboratorio e i dati sperimentali sono stati acquisiti attraverso analisi IR online a infrarossi e due gas cromatografi. I catalizzatori sono stati soggetti a una pre-riduzione a 973 K, durante la quale una parte di carbonio costituente il supporto di Gnp è andata persa, provocando un modesto aumento del loading della fase attiva. In termini di conversione dei reagenti e di quantità di bio-idrogeno prodotto, il 2%Co/comm.Gnp ha ottenuto risultati migliori nelle prove catalitiche di dry reforming, mentre la reazione di deidrogenazione del bio-etanolo si è dimostrata vantaggiosa se eseguita utilizzando il 2%Ni/comm.Gnp.

The aim of this thesis is to study the performance of certain catalysts in the field of bio-hydrogen production. Dry reforming of biogas and dehydrogenation of bioethanol reactions were carried out at different temperatures, using Ni-based and Co-based catalysts supported on Gnp. The tubular reactor was located in the isothermal zone of the oven. The study was conducted using two laboratory-scale catalytic lines and the experimental data were acquired through online IR analysis and two gas chromatographs.

The catalysts’ reduction was carried out at 973 K, during which part of the Gnp support was gone, increasing the loading of both catalysts. In terms of reagents conversion and amount of bio-hydrogen produced, 2%Co/comm.Gnp performed better during dry reforming reaction, while bio-ethanol dehydrogenation reaction was advantageous when performed using 2%Ni/comm.Gnp.