Abstract—Carboneous catalytical met

Abstract—Carboneous catalytical methane decomposition is an
attractive process because it produces two valuable products:
hydrogen and carbon. Furthermore, this reaction does not emit any
green house or hazardous gases. In the present study, experiments
were conducted in a thermo gravimetric analyzer using Fluka 05120
as carboneous catalyst to analyze its effectiveness in methane
decomposition. Various temperatures and methane partial pressures
were chosen and carbon mass gain was observed as a function of
time. Results are presented in terms of carbon formation rate,
hydrogen production and catalytical activity. It is observed that there
is linearity in carbon deposition amount by time at lower reaction
temperature (780 °C). On the other hand, it is observed that carbon
and hydrogen formation rates are increased with increasing
temperature. Finally, we observed that the carbon formation rate is
highest at 950 °C within the range of temperatures studied.
Keywords—Catalysis, Fluka 05120, Hydrogen production,
Methane decomposition
I. INTRODUCTION
YDROGEN production via methane decomposition is
highly favorable because of the carbon byproduct with no
emissions. Non-catalytical decomposition of methane requires
high temperatures at above 1000°C for the reaction to reach
equilibrium [1], thus a catalyst is preferred. Catalysts of
carbonaceous samples over methane decomposition have been
previously studied by others [2-7], and by our research group
[8, 9]. Alternatively, transition metal catalysts have been also
studied by various groups and it was concluded that catalyst
deactivation through carbon deposition in the active sites and
carbon-metal separation were the major problems in using
them [10]. Carbon catalysts offer many advantages over
transition metal catalysts such as lower costs, temperature
resistance and no need for separation of catalyst from the
products [1]. As for the carbon laden flows in a solar reactor,
carbon particle addition as a catalysts has a good impact on
methane to hydrogen conversion because of enhancing the heat
transfer by absorbing radiation, and serving as nucleation
sites. One of the earlier studies stated that the characteristics of
Dr. Vidyasagar Shilapuram is a postdoctoral research associate at
mechanical engineering program, Texas A&M University at Qatar, Doha,
Qatar, P.O. Box 23874 (phone: [phone]; e-mail: vidyasagar.s@
qatar.tamu.edu).
Dr. Nesrin Ozalp is the corresponding author, and an Assistant Professor
at mechanical engineering program, Texas A&M University at Qatar, Doha,
Qatar, P.O. Box 23874 (phone: [phone]; fax: [phone]; email:
[e-mail]).
Anam Waheed is an undergraduate student at chemical engineering
program at Texas A&M University at Qatar, Doha, Qatar, P.O. Box 23874
(phone: [phone]; e-mail: [e-mail]).
carbon sample has significant effect on the catalytic activity
and therefore ultimately affects the methane decomposition
rate [11]. Some of these factors include crystallographic
structure, surface area and surface groups of the carbon
samples as discussed in [9]. Consequent studies performed on
comparing characteristics of carbon blacks with commercial
activated carbon showed that the total pore volume of the fresh
catalysts has a linear relationship with the amount of carbon
deposited until deactivation [4]. Another correlation in this
study was found between the initial reaction rate and the
concentration of oxygenated groups desorbed as CO after a
temperature-programmed desorption (TPD) experiment.
Recently, researchers have used thermogravimetric analyses
(TGA) to study methane decomposition with different catalysts
such as carbon blacks, activated carbons and ordered
mesoporous structure carbons [3-5] and [12]. However, during
methane decomposition with carbon catalyst, carbon samples
are also subject to deactivation and it was determined that
activated carbons with micro and mesoporosity deactivate
faster than ordered mesoporous structures. Botas et al. [5]
found that the CMK-5 is a more favorable catalyst for the
decomposition than the carbon blacks or the activated carbons.
Since the activated carbons deactivated the fastest, carbon
blacks are thus the more favorable commercially available
carbon catalysts. Pinilla et al. [3] compared carbon black
(BP2000) and activated carbon (CG Norit) in a kinetic study
for use as catalysts in the thermo-catalytic methane
decomposition reaction. TG analysis demonstrated that
activated carbon becomes rapidly deactivated after high initial
activity while the carbon black activity is lower and has a
600% mass increase so is one order of magnitude higher than
that of activated carbon [3].
Previously, we presented the comparison of two activated
charcoal samples, Fluka 05105 and Fluka 05120, to compare
their catalytical characterization with TG analysis [9]. As a
follow up study, w

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

นามธรรมซึ่งจะแยกส่วนประกอบของมีเทน catalytical เกิด Carboneous การ สนใจกระบวนการเนื่องจากมันผลิตมีผลิตภัณฑ์สอง: ไฮโดรเจนและคาร์บอน นอกจากนี้ ปฏิกิริยานี้ภาพใด ๆ กรีนเฮ้าส์หรือก๊าซที่เป็นอันตราย ในการศึกษาปัจจุบัน การทดลอง ได้ดำเนินการในตัววิเคราะห์เทอร์โมกราวิเมตริกใช้ Fluka 05120 เป็นเศษ carboneous เพื่อวิเคราะห์ประสิทธิภาพในมีเทน สลายตัว อุณหภูมิและความดันบางส่วนของมีเทนต่าง ๆ เลือกและคาร์บอนมวลถูกตรวจสอบตาม ครั้ง แสดงผลลัพธ์ในแง่ของอัตราการเกิดคาร์บอน การผลิตไฮโดรเจนและกิจกรรม catalytical เกิดขึ้น มันเป็นข้อสังเกตที่มี เป็นเชิงเส้นในปริมาณคาร์บอนสะสม โดยปฏิกิริยาต่ำ อุณหภูมิ (780 ° C) บนมืออื่น ๆ มันเป็นที่สังเกตว่า คาร์บอน และอัตราการก่อตัวของไฮโดรเจนเพิ่มขึ้นเพิ่มขึ้น อุณหภูมิ ในที่สุด เราพบว่า มีอัตราการก่อตัวของคาร์บอน ศึกษาสูงสุดที่ 950 ° C ภายในช่วงอุณหภูมิ คำสำคัญ – เร่งปฏิกิริยา Fluka 05120 ผลิตไฮโดรเจน แยกส่วนประกอบของแก๊สมีเทนI. บทนำYDROGEN ผลิตผ่านแยกส่วนประกอบของแก๊สมีเทน ดีสูงเนื่องจากอ้อยคาร์บอนที่ไม่มี ปล่อย ต้องไม่ใช่ catalytical เกิดสลายตัวของก๊าซมีเทน อุณหภูมิที่สูงกว่า 1000 องศาเซลเซียสสำหรับปฏิกิริยาถึง สมดุลที่ [1], ตัวเร่งปฏิกิริยาจึงต้องการ สิ่งที่ส่งเสริมการ ตัวอย่าง carbonaceous ผ่านแยกส่วนประกอบของแก๊สมีเทนได้ ก่อนหน้านี้ ศึกษา โดยคนอื่น [2-7], และกลุ่มวิจัยของเรา [8, 9] อีกวิธีหนึ่งคือ ปฏิกิริยาโลหะเปลี่ยนได้ยัง ศึกษาจากกลุ่มต่าง ๆ และจะถูกสรุปว่า เศษ ปิดใช้งานผ่านการสะสมคาร์บอนในไซต์ที่ใช้งานอยู่ และ แยกโลหะคาร์บอนเป็นปัญหาสำคัญในการใช้ เขา [10] สิ่งที่ส่งเสริมคาร์บอนมีข้อดีมากมาย ปฏิกิริยาของโลหะเปลี่ยนเช่นลดค่าใช้จ่าย อุณหภูมิ ความต้านทานและไม่ต้องการแยกเศษจากการ ผลิตภัณฑ์ [1] ส่วนคาร์บอนรับภาระกระแสในเครื่องปฏิกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์ นอกจากนี้อนุภาคของคาร์บอนเป็นสิ่งมีผลกระทบดี มีเทนไฮโดรเจนแปลงเนื่องจากการเพิ่มความร้อน โดยการดูดซับรังสี และเป็น nucleation มากกว่า เว็บไซต์นี้ การศึกษาก่อนหน้านี้อย่างใดอย่างหนึ่งตามที่ลักษณะของ ดร. Vidyasagar Shilapuram เป็นบริษัทวิจัยหลังปริญญาเอกที่ โปรแกรมวิศวกรรมเครื่องกล Texas A & M มหาวิทยาลัยที่กาตาร์ โดฮา กาตาร์ 23874 ปณ (โทรศัพท์: 974-4423-0499 อีเมล์: vidyasagar.s@ qatar.tamu.edu) ดร. Nesrin Ozalp เป็นผู้เขียนที่สอดคล้องกัน และมีผู้ช่วยศาสตราจารย์ ที่โปรแกรมวิศวกรรมเครื่องกล Texas A & M มหาวิทยาลัยที่กาตาร์ โดฮา กาตาร์ 23874 ปณ (โทรศัพท์: 974-6686-2832 รายการ แฟกซ์: 974 4423 0066 อีเมล์: [e-mail]) Waheed อานัมเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีในสาขาวิศวกรรมเคมี โปรแกรมที่ Texas A & M มหาวิทยาลัยที่กาตาร์ โดฮา กาตาร์ 23874 ปณ (โทรศัพท์: 974-5597-6975 อีเมล์: [e-mail]) ตัวอย่างคาร์บอนมีผลสำคัญในกิจกรรมตัวเร่งปฏิกิริยา และดังนั้น ในที่สุดมีผลต่อการย่อยสลายก๊าซมีเทน อัตรา [11] ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ crystallographic โครงสร้าง พื้นผิว และกลุ่มผิวของคาร์บอน ตัวอย่างตามที่กล่าวไว้ใน [9] ดำเนินการในการศึกษากำหนด การเปรียบเทียบลักษณะของคาร์บอนดำกับพาณิชย์ คาร์บอนแสดงให้เห็นว่าปริมาณรูพรุนรวมของสด สิ่งที่ส่งเสริมมีความสัมพันธ์เชิงเส้นกับจำนวนคาร์บอน ฝากถึงปิด [4] ความสัมพันธ์อื่นในที่นี้ ศึกษาพบระหว่างอัตราของปฏิกิริยาเริ่มต้นและ ความเข้มข้นของออกซิเจนกลุ่ม desorbed เป็น CO จากการ ทดลองโปรแกรมอุณหภูมิ desorption (TPD) เมื่อเร็ว ๆ นี้ นักวิจัยใช้การวิเคราะห์นี้ (TGA) เรียนแยกส่วนประกอบของมีเทนกับสิ่งอื่น เช่นคาร์บอนดำ งาน carbons และสั่ง ตัวโครงสร้าง carbons [3-5] และ [12] อย่างไรก็ตาม ในระหว่าง แยกส่วนประกอบของมีเทนกับคาร์บอนเศษ ตัวอย่างคาร์บอน ยังมีเรื่องที่จะปิดใช้งาน และได้กำหนดที่ ปิดใช้ carbons ไมโครและ mesoporosity เร็วกว่าสั่งตัวโครงสร้าง Botas ร้อยเอ็ด [5] พบว่า CMK-5 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีขึ้นสำหรับการ แยกส่วนประกอบคาร์บอนดำหรือ carbons เปิดใช้งาน ตั้งแต่ carbons ใช้คาร์บอนที่เร็วที่สุด การปิดการใช้งาน ดำจะทำให้ดีขึ้นในเชิง สิ่งที่ส่งเสริมคาร์บอน Pinilla et al. [3] เมื่อเทียบกับคาร์บอนสีดำ (BP2000) และคาร์บอน (CG นอริท) ในการศึกษาเคลื่อนไหว สำหรับใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในมีเทนเร่งปฏิกิริยาเทอร์โม ปฏิกิริยาย่อยสลาย TG วิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า คาร์บอนจะถูกปิดการใช้งานอย่างรวดเร็วหลังจากเริ่มต้นสูง กิจกรรมกิจกรรมคาร์บอนต่ำ และมีการ เพิ่มมวล 600% ดังนั้นคือ หนึ่งความสูงกว่า ที่ของคาร์บอน [3] ก่อนหน้านี้ เราแสดงการเปรียบเทียบสองงาน ถ่านตัวอย่าง Fluka 05105 และ Fluka 05120 เปรียบเทียบ การจำแนกลักษณะ catalytical เกิดกับ TG วิเคราะห์ [9] เป็นการ ติดตามศึกษา w

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

บทคัดย่อ-Carboneous catalytical การสลายตัวของก๊าซมีเทนเป็น
กระบวนการที่น่าสนใจเพราะมันผลิตสองผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่า:
ไฮโดรเจนและคาร์บอน นอกจากนี้ปฏิกิริยานี้ไม่ได้ปล่อยใด ๆ
บ้านสีเขียวหรือก๊าซที่เป็นอันตราย ในการศึกษาการทดลอง
ได้ดำเนินการในเทอร์โมวิเคราะห์ gravimetric ใช้ Fluka 05,120
เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา carboneous ในการวิเคราะห์ประสิทธิภาพในการก๊าซมีเทน
จากการสลายตัว อุณหภูมิต่างๆมีเทนและแรงกดดันบางส่วน
ได้รับการแต่งตั้งและมวลคาร์บอนกำไรก็สังเกตเห็นว่าเป็นหน้าที่ของ
เวลา ผลที่จะได้นำเสนอในแง่ของอัตราการก่อคาร์บอน
ผลิตไฮโดรเจนและกิจกรรม catalytical มันเป็นที่สังเกตว่ามี
เป็นเส้นตรงในจำนวนคาร์บอนทับถมตามเวลาที่เกิดปฏิกิริยาที่ต่ำกว่า
อุณหภูมิ (780 ° C) ในทางตรงกันข้ามก็จะถูกตั้งข้อสังเกตว่าคาร์บอน
และไฮโดรเจนอัตราการก่อตัวจะเพิ่มขึ้นตาม
อุณหภูมิ สุดท้ายเราตั้งข้อสังเกตว่าอัตราการก่อตัวของคาร์บอนเป็น
สูงสุดที่ 950 องศาเซลเซียสในช่วงของอุณหภูมิที่ศึกษา.
คำหลักที่เร่งปฏิกิริยา Fluka 05120 การผลิตไฮโดรเจน
จากการสลายตัวมีเทน
I. บทนำ
ผลิต YDROGEN ผ่านการสลายตัวของก๊าซมีเทนเป็น
มงคลอย่างสูงเพราะผลพลอยได้คาร์บอนที่ไม่มี
การปล่อยมลพิษ การย่อยสลายแบบไม่ catalytical ของก๊าซมีเทนต้องใช้
อุณหภูมิสูงที่เหนือ 1,000 ° C เป็นปฏิกิริยาที่จะไปถึง
ความสมดุล [1] จึงเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นที่ต้องการ ตัวเร่งปฏิกิริยาของ
กลุ่มตัวอย่างคาร์บอนมากกว่าการสลายตัวของก๊าซมีเทนได้รับการ
ศึกษาก่อนหน้านี้โดยคนอื่น ๆ [2-7] และโดยกลุ่มวิจัยของเรา
[8, 9] อีกวิธีหนึ่งคือตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะทรานซิยังได้รับการ
ศึกษาโดยกลุ่มต่าง ๆ และมันก็สรุปได้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยา
การเสื่อมผ่านการสะสมคาร์บอนในเว็บไซต์ที่ใช้งานและ
คาร์บอนโลหะแยกเป็นปัญหาที่สำคัญในการใช้
พวกเขา [10] ตัวเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนมีข้อดีกว่า
ตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะการเปลี่ยนแปลงเช่นค่าใช้จ่ายที่ต่ำกว่าอุณหภูมิ
ความต้านทานและความจำเป็นในการแยกตัวของตัวเร่งปฏิกิริยาจากไม่มี
ผลิตภัณฑ์ [1] ในฐานะที่เป็นคาร์บอนกระแสห์บินลาดินในเครื่องปฏิกรณ์พลังงานแสงอาทิตย์
นอกจากคาร์บอนอนุภาคเป็นตัวเร่งปฏิกิริยามีผลกระทบที่ดีใน
มีเทนไฮโดรเจนเพื่อการแปลงเนื่องจากการเสริมสร้างความร้อน
ถ่ายโอนโดยการดูดซับรังสีและการให้บริการเป็นนิวเคลียส
เว็บไซต์ หนึ่งในการศึกษาก่อนหน้านี้ระบุว่าลักษณะของ
ดร. Vidyasagar Shilapuram เป็นผู้ร่วมงานวิจัยหลังปริญญาเอกที่
โปรแกรมวิศวกรรมเครื่องกล, Texas A & M University ที่กาตาร์, โดฮา,
กาตาร์, PO Box 23874 (โทรศัพท์: 974-4423-0499; E-mail: vidyasagar.s @
qatar.tamu.edu).
ดร . Nesrin Ozalp เป็นผู้เขียนที่สอดคล้องกันและผู้ช่วยศาสตราจารย์
ที่โปรแกรมวิศวกรรมเครื่องกล, Texas A & M University ที่กาตาร์, โดฮา,
กาตาร์, PO Box 23874 (โทรศัพท์: 974-6686-2832; Fax: [phone]; อีเมล์:
nesrin.ozalp @ . qatar.tamu.edu)
Anam ฮีดเป็นนักศึกษาระดับปริญญาตรีวิศวกรรมเคมี
โปรแกรมที่ Texas A & M University ที่กาตาร์, โดฮา, กาตาร์, PO Box 23874
(โทรศัพท์: 974-5597-6975; E-mail: anam.waheed@qatar tamu.edu).
ตัวอย่างคาร์บอนมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญในการเร่งปฏิกิริยา
และดังนั้นในท้ายที่สุดส่งผลกระทบต่อก๊าซมีเทนจากการสลายตัว
ของอัตรา [11] บางส่วนของปัจจัยเหล่านี้รวมถึง crystallographic
โครงสร้างพื้นที่ผิวและกลุ่มพื้นผิวของคาร์บอน
ตัวอย่างที่กล่าวไว้ใน [9] การศึกษาผลเนื่องมาจากการดำเนินการใน
การเปรียบเทียบลักษณะของคนผิวดำคาร์บอนค้า
ถ่านกัมมันแสดงให้เห็นว่าปริมาณรูพรุนรวมของสด
ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีความสัมพันธ์เชิงเส้นที่มีปริมาณของคาร์บอน
ฝากจนเสื่อม [4] ความสัมพันธ์ในครั้งนี้อีก
การศึกษาได้พบระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาเริ่มต้นและ
ความเข้มข้นของกลุ่มออกซิเจนหลุดออกร่วมหลังจาก
(TPD) การทดสอบอุณหภูมิโปรแกรมคาย.
เมื่อเร็ว ๆ นี้นักวิจัยได้ใช้สมบัติทางความร้อนการวิเคราะห์
(TGA) เพื่อศึกษาการสลายตัวของก๊าซมีเทนที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน
เช่น เป็นคนผิวดำคาร์บอนถ่านและสั่ง
ก๊อบปี้โครงสร้างเม [3-5] และ [12] อย่างไรก็ตามในระหว่าง
การสลายตัวของก๊าซมีเทนที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาคาร์บอนตัวอย่างคาร์บอน
ยังเป็นเรื่องที่ยกเลิกการใช้และมันก็ตั้งใจว่า
ถ่านที่มีขนาดเล็กและ mesoporosity ยกเลิกการใช้งาน
ได้เร็วกว่าที่สั่งซื้อโครงสร้างเม Botas et al, [5]
พบว่า CMK-5 เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดีขึ้นสำหรับ
การสลายตัวกว่าคนผิวดำคาร์บอนหรือถ่านได้.
ตั้งแต่ถ่านปิดการใช้งานที่เร็วที่สุดคาร์บอน
ดำจึงเป็นที่นิยมมากใช้ได้ในเชิงพาณิชย์
เร่งปฏิกิริยาคาร์บอน Pinilla et al, [3] เมื่อเทียบคาร์บอนสีดำ
(BP2000) และเปิดใช้งานคาร์บอน (CG Norit) ในการศึกษาเกี่ยวกับการเคลื่อนไหว
เพื่อใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในก๊าซมีเทนร้อนเร่งปฏิกิริยา
การเกิดปฏิกิริยาการสลายตัว วิเคราะห์ TG แสดงให้เห็นว่า
ถ่านกลายเป็นปิดการใช้งานอย่างรวดเร็วหลังจากเริ่มต้นสูง
กิจกรรมในขณะที่คาร์บอนกิจกรรมดำต่ำและมีการ
เพิ่มมวล 600% เพื่อให้เป็นหนึ่งในลำดับความสำคัญสูงกว่า
ที่ถ่าน [3].
ก่อนหน้านี้เรานำเสนอการเปรียบเทียบ สองเปิดใช้งาน
ตัวอย่างถ่าน Fluka 05105 และ 05120 Fluka เพื่อเปรียบเทียบ
ลักษณะ catalytical ของพวกเขาที่มีการวิเคราะห์ TG [9] ในฐานะที่เป็น
ติดตามศึกษา W