مهندسی گاز ایران

بررسی و تحلیل ترمودینامیکی ریفورمینگ بخار گلیسیرین و اتانول در تولید هیدروژن

نوع مقاله : مقاله ترویجی

نویسندگان

پژوهشکده توسعه فناوری‌های پاالیش و فرآورش نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

سوخت هیدروژن به‌عنوان یک سوخت پاک و منبع انرژی نو و تجدید پذیر به شمار می‏آید. تولید هیدروژن با استفاده از فرآیند ریفورمینگ یکی از متداول‏‌ترین و اقتصادی‌‏ترین روش‏‌های تولید هیدروژن در جهان است. در واقع تولید هیدروژن در فرآیند ریفورمینگ بخار به عواملی همچون فشار، دما و نسبت واکنش‏‌دهنده‌‏ها بستگی دارد. در این مقاله به بررسی تولید هیدروژن از گلیسیرین و اتانول به دو روش آزمایشگاهی و آنالیز ترمودینامیکی اشاره‌شده است. در محاسبه ترمودینامیکی از روش مینیمم کردن انرژی آزاد گیبس برای محاسبه غلظت تعادلی ذرات مختلف استفاده‌شده است. مقایسه بین نتایج آزمایشگاهی و ترمودینامیکی نشان می‏‌دهد که این دو روش نزدیکی خوبی به هم دارند. علاوه بر این، بررسی‏‌ها نشان می‏‌دهد که شرایط مناسب برای تولید هیدروژن در فشار پایین، دمای بالا و نسبت بالای واکنش‏دهنده به آب است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation and Thermodynamic Analysis of Steam Reforming of Glycerin and Ethanol for Hydrogen Production

نویسندگان [English]

  • Amir Safiri
  • Masoumeh Khanchi
  • Saeed Soltanali

Petroleum Refining Technology Development, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran

چکیده [English]

Hydrogen, is considered as a clean fuel and new and renewable energy sources. Hydrogen production using Reforming process is the most popular and most economical method in the world. In fact, the hydrogen production by steam reforming process depends on factors such as pressure, temperature and the ratio of reactants. This paper investigates the production of hydrogen from glycerol and ethanol both experimental methodology and thermodynamic analysis. In thermodynamic calculation, minimization of the Gibbs free energy method is used for calculation of equilibrium concentration of particles. Comparison between experimental and thermodynamic results indicates that the two methods are close to each other very well. In addition, studies show that the suitable conditions for production of hydrogen are at low pressure, high temperature and a high ratio of reactant to water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrogen Production
  • Thermodynamic analysis
  • Steam Reforming
  • Ethanol
  • Glycerol
  1. Rostrup-Nielsen, T., Manufacture of hydrogen. Catalysis Today, 2005. 106(1): p. 293-296.
  2. Ahmed, S. and M. Krumpelt, Hydrogen from hydrocarbon fuels for fuel cells. International journal of hydrogen energy, 2001. 26(4): p. 291-301.
  3. Taylor, C.E., B.H. Howard, and C.R. Myers, Methanol conversion for the production of hydrogen. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2007. 46(26): p. 8906-8909.
  4. Suh, J.-S., et al., A study of steam methanol reforming in a microreactor. Journal of Power Sources, 2007. 173(1): p. 458-466.
  5. Huber, G.W., S. Iborra, and A. Corma, Synthesis of transportation fuels from biomass: chemistry, catalysts, and engineering. Chemical reviews, 2006. 106(9): p. 4044-4098.
  6. Czernik, S., R. Evans, and R. French, Hydrogen from biomass-production by steam reforming of biomass pyrolysis oil. Catalysis Today, 2007. 129(3): p. 265-268.
  7. Saxena, R., D. Adhikari, and H. Goyal, Biomass-based energy fuel through biochemical routes: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009. 13(1): p. 167-178.
  8. Hu, X. and G. Lu, Investigation of the steam reforming of a series of model compounds derived from bio-oil for hydrogen production. Applied Catalysis B: Environmental, 2009. 88(3): p. 376-385.
  9. Hirai, T., et al., Production of hydrogen by steam reforming of glycerin on ruthenium catalyst. Energy & Fuels, 2005. 19(4): p. 1761-1762.
  10. Rossi, C., et al., Thermodynamic analysis of steam reforming of ethanol and glycerine for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 2009. 34(1): p. 323-332.
  11. Chen, H., et al., A comparative study on hydrogen production from steam-glycerol reforming: thermodynamics and experimental. Renewable Energy, 2011. 36(2): p. 779-788.
  12. Adhikari, S., S. Fernando, and A. Haryanto, Production of hydrogen by steam reforming of glycerin over alumina-supported metal catalysts. Catalysis Today, 2007. 129(3): p. 355-364.
  13. Fishtik, I., et al., A thermodynamic analysis of hydrogen production by steam reforming of ethanol via response reactions. International Journal of Hydrogen Energy, 2000. 25(1): p. 31-45.
  14. Vasudeva, K., et al., Steam reforming of ethanol for hydrogen production: thermodynamic analysis. International Journal of Hydrogen Energy, 1996. 21(1): p. 13-18.
  15. Biswas, P. and D. Kunzru, Steam reforming of ethanol for production of hydrogen over Ni/CeO2–ZrO2 catalyst: effect of support and metal loading. International Journal of Hydrogen Energy, 2007. 32(8): p. 969-980.
  16. Benito, M., et al., Bio-ethanol steam reforming: insights on the mechanism for hydrogen production. Journal of Power Sources, 2005. 151: p. 11-17.
  17. Song, H., et al., Investigation of bio-ethanol steam reforming over cobalt-based catalysts. Catalysis Today, 2007. 129(3): p. 346-354.
  18. Ni, M., D.Y. Leung, and M.K. Leung, A review on reforming bio-ethanol for hydrogen production. International Journal of Hydrogen Energy, 2007. 32(15): p. 3238-3247.
مهندسی گاز ایران
دوره 2، شماره 1 - شماره پیاپی 3
اسفند 1394
صفحه 12-28
  • تاریخ دریافت: 03 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 03 اردیبهشت 1401