Σχεδιασμός Καταλυτών
Το H2transition μελετά καταλύτες μετάλλων σε φορέα, με στόχο την επίτευξη υψηλής δραστικότητας μετατροπής αμμωνίας, παρατεταμένης σταθερότητας κατά τη λειτουργία και βελτιωμένης απόδοσης σε χαμηλότερες θερμοκρασίες.
Η έρευνα εξετάζει συνθέσεις καταλυτών που βασίζονται σε ενεργές φάσεις, όπως το Ru και διμεταλλικά συστήματα (π.χ. Co–Fe), σε συνδυασμό με φορείς μεγάλης ειδικής επιφάνειας και χημικά τροποποιημένων ιδιοτήτων. Διερευνάται συστηματικά ο ρόλος της διασποράς του μετάλλου, του μεγέθους των σωματιδίων, της μορφολογίας, της οξύτητας/βασικότητας, της ικανότητας αναγωγής και των αλληλεπιδράσεων μετάλλου-φορέα, προκειμένου να προσδιοριστούν οι σχέσεις δομής-δραστικότητας-σταθερότητας.
Προηγμένος Χαρακτηρισμός
Από τη δομή του υλικού στην καταλυτική απόδοση
Χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός συμπληρωματικών τεχνικών χαρακτηρισμού για τη διερεύνηση των υφασιακών, δομικών, μορφολογικών, χημικών και επιφανειακών ιδιοτήτων των αναπτυχθέντων καταλυτών, συμπεριλαμβανομένων των: BET, XRD, SEM/TEM, H₂-TPR, FT-IR.
Οι προκύπτοντες δείκτες χαρακτηρισμού του υλικού συσχετίζονται με την καταλυτική δραστικότητα και τη σταθερότητα, επιτρέποντας την ορθολογική κατανόηση των παραμέτρων που διέπουν τη διάσπαση της αμμωνίας.
Διάσπαση Αμμωνίας
2NH₃ → N₂ + 3H₂
Η θερμοκαταλυτική διάσπαση της αμμωνίας είναι μια ενδόθερμη διεργασία. Μία από τις βασικές ερευνητικές προκλήσεις είναι η διατήρηση υψηλών ρυθμών μετατροπής και παραγωγής υδρογόνου, παράλληλα με τη μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας και των ενεργειακών απαιτήσεων της διεργασίας διάσπασης.
Καταλυτικές Δοκιμές και Σταθερότητα
Η απόδοση του καταλύτη αξιολογείται σε αντιδραστήρα σταθερής κλίνης εργαστηριακής κλίμακας, υπό ελεγχόμενες συνθήκες πυρόλυσης αμμωνίας. Η θερμοκρασία και η ωριαία ταχύτητα χώρου αερίου (GHSV) μεταβάλλονται συστηματικά για τον προσδιορισμό της καταλυτικής δραστικότητας και της συμπεριφοράς ως προς την παραγωγή υδρογόνου.
Για την ανάλυση των αντιδρώντων και των προϊόντων χρησιμοποιούνται η αέρια χρωματογραφία και η φασματομετρία μάζας, ενώ πειράματα παρατεταμένης λειτουργίας παρέχουν πληροφορίες σχετικά με την ανθεκτικότητα του καταλύτη, την απενεργοποίησή του και τις πιθανές στρατηγικές αναγέννησης.
Αντιδραστήρας Μεμβράνης
Αντίδραση και διαχωρισμός σε ένα ενιαίο εντατικό σύστημα
Η ιδέα του αντιδραστήρα μεμβράνης μετάπτωσης H2 στοχεύει στον συνδυασμό της καταλυτικής αποσύνθεσης αμμωνίας με την επιλεκτική απομάκρυνση υδρογόνου.
Μετά τη βελτιστοποίηση του καταλύτη, η πιο πολλά υποσχόμενη καταλυτική σύνθεση θα ενσωματωθεί με μια εμπορικά διαθέσιμη μεμβράνη επιλεκτική του H₂ και θα αξιολογηθεί υπό βελτιστοποιημένες συνθήκες λειτουργίας. Ιδιαίτερη προσοχή θα δοθεί στην καθαρότητα του υδρογόνου, τον ρυθμό παραγωγής και τις συνολικές απαιτήσεις ενέργειας της διεργασίας.
Μέσω της συνεχούς απομάκρυνσης του υδρογόνου από το περιβάλλον της αντίδρασης, οι διατάξεις που αξιοποιούν μεμβράνες προσφέρουν μια οδό για την εντατικοποίηση της πυρόλυσης της αμμωνίας και την απλοποίηση της μετέπειτα καθαρισμού του υδρογόνου.
