Статьи автора

КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СИНТЕЗА УНВ НА КАТАЛИЗАТОРЕ Ni–Cu–AlO В РЕАКЦИИ РАЗЛОЖЕНИЯ СН

Номер выпуска 4 от 01.04.2025

Исследованы кинетические закономерности роста углеродных нановолокон (УНВ) на катализаторе Ni–Cu–AlO в реакции разложения метана. Катализатор был приготовлен методом механохимической активации в планетарной мельнице Активатор-2S. Зависимость каталитической активности Ni–Cu-сплава от концентрации водорода (0–28 об. %) в составе разлагаемой смеси (CH/H) изучали в проточной гравиметрической установке с весами Мак-Бейна. Показано, что в отсутствие водорода происходит быстрое снижение скорости накопления УНВ. Введение 10 об. % водорода в состав реакционной смеси позволяет стабилизировать скорость образования УНВ на протяжении 90 мин реакции (600°C, выход УНВ – 41.4 г/г). Оценен наблюдаемый порядок реакции по водороду, который составил –0.18 при малых концентрациях H (0–16 об. %) и –1.5 при его более высоком содержании в составе реакционной смеси (16–28 об. %). Исследовано влияние температуры пиролиза на характер кинетики накопления УНВ в интервале 550–700°C. Определены значения наблюдаемой энергии активации (E) на различных временных интервалах процесса. Найдено, что E не зависит от наличия водорода в составе реакционной смеси. Морфология и структура образцов УНВ, полученных при различном содержании водорода в составе реакционной смеси, изучена методом просвечивающей электронной микроскопии. Показано, что с ростом концентрации водорода наблюдается тенденция к образованию более крупных УНВ с дефектной структурой. Текстурные характеристики углеродного материала были измерены методом адсорбции аргона при 87 К. Удельная поверхность УНВ варьируется от 90 до 150 м/г в зависимости от условий реакции. Полученные результаты могут быть использованы при разработке математической модели реактора каталитического пиролиза метана.

23 0

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПИРОЛИЗА МЕТАНА НА КАТАЛИЗАТОРЕ NiO–CuO–AlO С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Номер выпуска 6 от 28.10.2025

Для процесса пиролиза метана на катализаторе NiO–CuO–AlO получены кинетические параметры с помощью методов математического моделирования. Определены значения предэкспоненциального множителя и энергии активации для двух кинетических моделей, при которых расчетные значения адекватно описывают экспериментальные точки. Выполнена верификация математической модели. С помощью системы уравнений, позволяющей учитывать дезактивацию катализатора во времени, и проведенных численных расчетов найдены кинетические параметры процесса дезактивации: энергия активации E = 95 кДж/моль и величины k для различных значений порядка дезактивации d. Показано, что при математическом моделировании процесса каталитического пиролиза метана на катализаторе NiO–CuO–AlO значения среднеквадратичной относительной погрешности не превышают 2.5–7.9% в высокотемпературной области 625–650°C, что делает возможным применение обеих кинетических моделей для численных расчетов.

29 0