Поиск новых эффективных катализаторов пиролиза углеводородов с получением углеродных наноматериалов остается актуальной задачей. В настоящей работе в качестве катализатора был протестирован 5-компонентный сплав [NiFeCo]CrCu, приготовленный методом электрического взрыва проволок. По данным рентгенофазового анализа, исходный образец представляет собой твердый раствор на основе гранецентрированной решетки никеля. Исследованы кинетические закономерности разложения этилена в интервале температур 500–775°С. Показано, что многокомпонентный сплав обеспечивает эффективное разложение этилена с сохранением высокой производительности по углеродному наноматериалу (95 г/г и более) в широком температурном диапазоне (600–750°С). Методами электронной микроскопии обнаружено, что углеродный материал представляет собой нановолокна, структура и степень упорядочения которых изменяются в зависимости от температуры пиролиза.
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.
Индексирование
Scopus
Crossref
Высшая аттестационная комиссия
При Министерстве образования и науки Российской Федерации