تبدیل گازهای گلخانه ای به سوخت به کمک نانو کاتالیست توسط محققان ایرانی

فرایند تبدیل گازهای گلخانه ای متان ، کرین دی اکسید به سوخت به کمک نوعی نانوکاتالیست توسط محققان ایرانی دانشگاه علم و صنعت ایران و دانشگاه کاشان عملی شد.متان و دی‌اکسید کربن بخش عمده‌ای از این گازها را تشکیل می‌دهند و در تغییر اقلیم نقش کلیدی ایفا می‌کنند. استفاده و تبدیل این گازها به یک ترکیب گازی مناسب می‌تواند به‌عنوان یک راهکار برای مقابله همزمان با آلودگی زیست‌محیطی و بحران انرژی تلقی شود.

مهندس احسان اکبری محقق این طرح از گاز سنتز به‌عنوان یک گاز پراستفاده در فرآیندهای مختلف صنایع شیمیایی و متالورژی یاد کرد و افزود: گاز سنتز مخلوطی از هیدروژن و دی‌اکسید کربن است که در صنایع شیمیایی و متالورژی کاربرد فراوان دارد. این گاز مفید را می‌توان از گاز طبیعی به دست آورد. بدین منظور روش‌های مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد که دراین‌ بین تولید گاز سنتز به کمک فرآیند ریفرمینگ خشک گاز متان هم از لحاظ صنعتی و هم از لحاظ زیست‌محیطی بسیار حائز اهمیت است.
مهمترین مشکل این فرآیند، غیرفعال شدن کاتالیست های مورد استفاده بر اثر تشکیل کک است که در این طرح سعی شده با بهره‌گیری از فناوری نانو بر این مشکل غلبه شود. در طرح حاضر یک نانوکاتالیست نانوکامپوزیتی ارزان سنتز شده است که مقاومت بالاتری نسبت به کاتالیست های رایج در برابر غیرفعال شدن دارد.
در این پژوهش سنتز نانوکاتالیست Ni-MgO-Al2O3 با نسبت مولی MgO/Al2O3 برابر یک به روش هم رسوبی مورد بررسی قرار گرفته است. شناخت خصوصیات نانوکاتالیست های تهیه شده به‌منظور بررسی نحوه‌ی عملکرد آن‌ها در فرایند ریفرمینگ خشک گاز متان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و با شناخت دقیق ساختار کاتالیست، می‌توان عملکرد آن را در فرآیند پیش‌بینی نمود.

بنابراین در این پژوهش علاوه بر آزمون‌ رآکتوری، از آنالیزهای BET، جهت اندازه‌گیری مساحت سطح و مشخص کردن اندازه‌ خلل و فرج‌ها، آزمون XRD برای شناسایی نوع فاز بلوری کاتالیست، آزمون TPR جهت بررسی شرایط احیای گونه‌های اکسیدی در نانوکاتالیست پایه‌دار، آزمون TPO جهت بررسی میزان کربن تشکیل شده بر روی سطح کاتالیست مستعمل و همچنین میکروسکوپ الکترونی روبشی به‌منظور تعیین مورفولوژی سطح، مقدار، نحوه‌ تجمع ذرات و اندازه آن‌ها استفاده شده است.
افزایش سطح فعال ذرات به دلیل کاهش ابعاد آن‌ها را به‌عنوان دلیل اصلی بهبود عملکرد کاتالیستی آن‌ها می باشد و نتایج آنالیز BET نشان داد که ساختار نانو بلوری نانوکاتالیست سنتز شده دارای سطح ویژه بالای 190 مترمربع بر گرم است که این موضوع بهبود چشمگیر عملکرد کاتالیستی آن‌ها را در پی دارد. همچنین این نانوکاتالیست ها در مدت‌ زمان واکنش 700 دقیقه پایداری بالایی از خود به نمایش گذاشتند.
این طرح با همکاری مهندس احسان اکبری- دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد دانشگاه علم و صنعت ایران- دکتر سید مهدی علوی- عضو هیأت علمی دانشگاه علم و صنعت ایران- و دکتر مهران رضایی- عضو هیأت علمی دانشگاه کاشان- انجام شده است. نتایج این پژوهش در مجله‌ Fuel با ضریب تأثیر 4/601 (جلد 194، سال 2017، صفحات 171 تا 179) منتشر شده است.

منبع: ستاد ویژه توسعه فناوری نانو