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Reaction characteristics of dimethyl ether (DME) steam reforming catalysts for hydrogen production
저자
Kim, Daesuk ; Park, Gyeongho ; Choi, Byungchul ; Kim, Young-Bae
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2017
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
29210-29221(12쪽)
제공처
소장기관
<P><B>Abstract</B></P> <P>The purpose of this study was to develop new catalysts for dimethyl ether (DME) steam reforming (SR) in the absence of a carrier gas for hydrogen fuel cell vehicles and to find the optimal reaction conditions for said process. The steam reforming catalysts were prepared by impregnation of Cu, the active material, with Ce and Ni additives using mordenite (MOR) and alumina as supports. The prepared catalysts were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray (EDX), X-ray diffraction (XRD), and inductively coupled plasma – optical emission spectrometer (ICP-OES). The catalysts were prepared in honeycomb and pellet form. The hydrogen yield with the pellet Cu10MOR10/γ-Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> catalyst was 80% at 400 °C, higher than that obtained with the honeycomb catalyst under the same experimental conditions (50%). The ratio of H<SUB>2</SUB>O/DME, one of the most important parameters among the experimental conditions, afforded the best hydrogen yield at a value of 6, higher than the theoretical ratio of 3. Space velocity (SV) values in the range of 340–510 h<SUP>−1</SUP> afforded hydrogen yields of ∼80%. The hydrogen yield was similar at temperatures in the range of 300–550 °C although, at 400–450 °C, higher DME conversions and lower CH<SUB>4</SUB> production were observed. The addition of Ni to the catalyst resulted in the inhibition of the deposition of hydrocarbons, and the Ce additive was found to increase the DME conversion. Finally, it was found that the best catalyst for DME steam reforming was Cu10Ce4MOR10/γ-Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>. The optimum reaction conditions for H<SUB>2</SUB> production were determined as SV = 340 h<SUP>−1</SUP>, H<SUB>2</SUB>O/DME ratio = 6, the pellet-type catalyst, and a catalytic reaction temperature range of 400–450 °C.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> Development of Dimethyl ether steam reforming (SR) catalyst for H<SUB>2</SUB> fuel cell vehicles. </LI> <LI> Best amounts of Ce and Ni for the DME SR catalyst was less than 14 wt%. </LI> <LI> Pellet type catalyst has advantageous for DME steam reforming reaction. </LI> <LI> Best H<SUB>2</SUB> yield reached 80% on the Cu10MOR10/γ-Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> catalyst at 400 °C. </LI> <LI> Additive Ni suppressed CH<SUB>4</SUB>, DME emission, and Ce suppressed carbon deposition. </LI> </UL> </P>
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