By this author

Mathematical Modelling of Complex Oscillations During Ethylene Oxidation over Nickel Catalyst

Issue number 2 from 12.03.2025

Работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию сложных колебательных режимов в реакции окисления этилена на никелевой фольге. Построена математическая модель, которая представляет собой систему из 12 обыкновенных дифференциальных уравнений, основанных на 14-стадийном механизме реакции окисления этилена, включающем стадии окисления и восстановления Ni-катализатора. Существенным условием возникновения сложного динамического поведения системы является адсорбция CH и CO из мобильного предадсорбционного состояния. Показано, что при реальных значениях параметров математическая модель может описать как регулярные, так и нерегулярные колебания, а также наблюдающиеся в эксперименте mixed-mode колебания. Впервые продемонстрировано, что в одной модели при разных значениях параметров возможны колебания, имеющие разные свойства и разный механизм их возникновения. Колебания могут возникать в результате сильной зависимости скорости реакции от концентрации активных мест как за счет изменения концентрации поверхностного оксида, так и за счет изменения концентрации поверхностного углерода.

132 0

Periodic Transformations of the Catalyst During Self-Oscillating Methane Oxidation on Bulk Nickel

Issue number 4 from 01.04.2025

Периодические изменения состава и морфологии поверхности Ni-фольги (2 × 8 и 6 × 6 мм) и пеноникеля в ходе автоколебаний скорости реакции окисления метана изучены с помощью масс-спектрометрии, термограмметрии, рентгенофазового анализа (PФA), энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (ЭДС) и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Автоколебания скорости реакции наблюдали в потоке смеси 42.3% CH−7.7% O−3.8% Ar−46.2% Не в интервале температур 500−700°C. Показано, что период одного колебания состоит из двух фаз с различной каталитической активностью. В первой фазе происходит парциальное окисление метана, скорость которого снижается со временем, во второй – имеет место глубокое окисление метана, скорость которого увеличивается к концу данной фазы. В различные моменты колебательного цикла реакцию прерывали и получали образцы для исследования состава и морфологии поверхности. Установлено, что в условиях автоколебательного режима на поверхности Ni периодически накапливается кислород в виде NiO и углерод в виде графитоподобных структур. Количественно изучены динамики накопления/превращения NiO и поверхностного углерода в ходе различных фаз колебательного цикла, которые коррелируют с упомянутыми выше изменениями каталитической активности.

25 0