Development of a kinetic model for CO2 methanation over a commercial Ni/SiO2 catalyst in a differential reactor

รศ.ดร.ประเสริฐ เรียบร้อยเจริญ นักวิจัยของ CBRC ร่วมกับ Prof. Dr. Koyo Norinaga (Nagoya University) Assist. Prof. Dr. Cheolyong Choi และ น.ส.อังคณา เขื่อนเพชร นำเสนอแบบจำลองจลนพลศาสตร์ (Kinetic model) ของปฏิกิริยามีเทเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 methanation) บนตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SiO2 เชิงพาณิชย์

ผลงานวิจัยเรื่อง Development of a kinetic model for CO2 methanation over a commercial Ni/SiO2 catalyst in a differential reactor ตีพิมพ์ในวารสาร Energy Reports (Q1 Journal, JCR IF =4.937)

มีเทเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นกระบวนการในการเปลี่ยน CO2 เป็นแก๊สมีเทน (Methane) ซึ่งสามารถเกิดได้โดยตรงผ่านปฏิกิริยาซาบาเทียร์ (Sabatier reaction) หรือโดยอ้อมผ่านปฏิกิริยาวอเตอร์แก๊สชิฟต์ย้อนกลับ (Reversed water-gas shift reaction) ตามด้วยปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชันของคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO hydrogenation)

ตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทนิกเกิล (Ni-based catalyst) มีศักยภาพในการเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวได้ดี แต่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยน CO2 และเสถียรภาพในการเร่งปฏิกิริยาที่ต่ำ ส่งผลให้มีงานวิจัยจำนวนมากที่มุ่งเน้นการพัฒนาประสิทธิภาพของตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดนี้ อย่างไรก็ดีการศึกษาทางจลนศาสตร์ของตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทนิกเกิล เพื่อสร้างความเข้าใจเชิงลึกของกลไกการเกิดปฏิกิริยายังมีอยู่น้อยมาก นอกจากนี้แบบจำลองทางจลนศาสตร์ยังมีความแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของตัวเร่งปฏิกิริยา

งานวิจัยนี้ได้พัฒนาแบบจำลองจลนพลศาสตร์และทำนายกลไกการเกิดปฏิกิริยามีเทเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SiO2 เชิงพาณิชย์ โดยใช้เครื่องปฏิกรณ์อนุพันธ์ชนิดไอโซเทอร์มอลแบบเบดนิ่ง (Isothermal differential fixed bed reactor) ภายใต้สมมติฐานว่าไม่มีข้อจำกัดของการแพร่ (Diffusional limitation) จากศึกษาพบว่าการผสมผสานระหว่าง Langmuir–Hinshelwood (LH) approach และ power law model โดยมีการก่อตัวของฟอร์มิล (Fromyl) เป็นขั้นกำหนดการเกิดปฏิกิริยา (Rate-determining step) เป็นแบบจำลองที่เหมาะสมสำหรับปฏิกิริยามีเทเนชันของคาร์บอนไดออกไซด์บนตัวเร่งปฏิกิริยา Ni/SiO2

อ่านงานวิจัยนี้ได้ที่ : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352484722021308?via%3Dihub