Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67314
Title: Fuel processor for hydrogen production from methanol for PEM fuel cell
Other Titles: หน่วยแปรรูปเชื้อเพลิงเพื่อการผลิตไฮโดรเจนจากเมทานอลสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงพีอีเอ็ม
Authors: Sutarawadee Monyanon
Advisors: Nuttaya Pongstabodee
Apanee Luengnaruemitchai
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Sangobtip.P@Chula.ac.th
Apanee.L@Chula.ac.th
Subjects: Proton exchange membrane fuel cells
Hydrogen
Fuel processors
เซลล์เชื้อเพลิงชนิดเมมเบรนแลกเปลี่ยนโปรตอน
ไฮโดรเจน
Issue Date: 2010
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: The purpose of this study is to produce H₂-rich stream from methanol by an integration of steam reforming (SRM) and preferential CO oxidation (PROX). In SRM part, a series of supported Au catalysts were compared to MegaMax 700. It was found that 5%Au/(50:50)CuO–CeO₂ expressed complete methanol conversion, being higher than the performance of MegaMax 700. It was also stable and active in whole period test for 540 min. From the statistical analysis of four factors chosen at 95% confidence interval and central composite rotatable design (CCRD) falling response surface analysis, complete methanol conversion at a low CO selectivity was achieved with an operating temperature of 306.43 °C and an steam/methanol ratio of 2. The developed model was adequate. In PROX part, the effects of catalyst type, composition in catalyst, catalyst preparation, pretreatment condition, feedstream composition, operating temperature and mode of reactor was studied and revealed that 1%(1:1)PtAu/(1:1)CeO₂–ZnO prepared by co-precipitation exhibited the highest performance and was stable for ~60 h. From statistical analysis with face-centered central composite design (FCCCD) for PROX part, the optimum statistical conditions were found to lie within an operating temperature from ~100 °C to ~115 °C and 9–12% CO₂ content, in close agreement with the experimental results. When producing hydrogen with CO content less than 50 ppm by an integrating of SRM and PROX, hydrogen was yielded around ~75% at rate of ~320 L d-1 gcat-1.
Other Abstract: วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ เพื่อผลิตแก๊สไฮโดรเจนจากเมทานอลสำหรับเซลล์เชื้อเพลิงอีเอ็มโดยใช้กระบวนการรีฟอร์มมิงของเมทานอลร่วมกับการกำจัดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ สำ- หรับหน่วยรีฟอร์มมิงของเมทานอลศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาทองร้อยละ 5 โดยน้ำหนักบนตัวรองรับบคอปเปอร์ออกไซด์ ตัวรองรับซีเรีย และตัวรองรับออกไซด์ผสม เพื่อทำการเปรียบเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาทางการค้า (MegaMax 700) จากผลการทดลองพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทองร้อยละ 5 โดยน้ำหนักบนตัวรองรับออกไซด์ผสมคอปเปอร์และซีเรียที่สัดส่วน 50 ต่อ 50 โมลอะตอมให้ค่าร้อยละการเปลี่ยนของเมทานอลเท่ากับ 100 ซึ่งสูงกว่าตัวเร่งปฏิกิริยาทางการค้าและมีความเสถียรในช่วง 540 นาที และสภาวะที่เหมาะสมโดยใช้การออกแบบการทดลองที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95 ณ อุณหภูมิ 306.43 องศาเซลเซียสและสัดส่วนไอน้ำต่อเมทานอลเท่ากับ 2 ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับค่าที่ได้จากการทดลอง ส่วนหน่วยกำจัดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์ได้มีการศึกษาชนิดตัวเร่งปฏิกิริยา องค์ ประกอบในตัวเร่งปฏิกิริยา วิธีการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยา การบำบัดตัวเร่งปฏิกิริยา องค์ประกอบในแก๊สป้อน อุณหภูมิที่ใช้ในการเกิดปฏิกิริยา และสภาวะของเตาปฏิกรณ์ จากผลการทดลองพบว่าตัวเร่งปฏิกิริยาร้อยละ1โดยน้ำหนักโลหะผสมแพลทินัมกับทอง (1 ต่อ 1 โมลอะตอม) บนตัวรองรับออกไซด์ผสมซีเรียกับซิงค์ออกไซด์ (1 ต่อ 1 โมลอะตอม) ซึ่งเตรียมด้วยวิธีตกตะกอนร่วมมีความว่องไวมากที่สุดและเสถียรตลอดการใช้งานนาน 60 ชั่วโมง และสภาวะที่เหมาะสมโดยใช้การออกแบบการทดลองที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95 ณ อุณหภูมิจาก 100 ถึง 115 องศาเซลเซียสและมีปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณร้อยละ 9 ถึง 12 เมื่อทำการเปรียบเทียบผลของกระแสป้อนที่ได้จากการสังเคราะห์และจากหน่วยรีฟอร์มมิงของเมทานอลพบว่าไม่มีความแตกต่างของค่าความว่องไวที่คำนวณจากแบบจำลองและที่ได้จากการทดลอง เมื่อทำการผลิตแก๊สไฮโดรเจนจากเมทานอลโดยใช้กระบวนการรีฟอร์มมิงร่วมกับการกำจัดแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์พบว่า มีการปน เปื้อนของแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์น้อยกว่า 50 ส่วนในล้านส่วน ร้อยละผลได้ของแก๊สไฮโดรเจนประมาณ 75 ณ อัตราการผลิต 320 ลิตรต่อหนึ่งกรัมตัวเร่งปฏิกิริยาต่อหนึ่งวัน
Description: Thesis (Ph.D)--Chulalongkorn University, 2010
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Chemical Technology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67314
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
4973854623_2010.pdf4.68 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.