Представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований парового риформинга синтетической дизельной фракции (СДФ) на промышленном катализаторе метанирования марки НИАП-07-01 с целью получения водорода для топливных элементов. СДФ (температура кипения 180–290 °С), полученная синтезом Фишера–Тропша на цеолитсодержащем катализаторе Со/SiO2/ZSM-5/Al2O3, состоит из углеводородов С11–С18 (88 %), и небольшого количества фракции С5-С10 (10,8 %). Установлено, что при отношении Н2О/С = 3,03 в области температур 450–650 °С в состоянии равновесия конверсия СДФ составляет практически 100 %, на никелевом катализаторе полная конверсия СДФ достигается при температуре выше 600 °С. Основными продуктами конверсии являются водород, метан и диоксид углерода, при этом концентрация водорода значительно выше, а метана – ниже расчетных равновесных значений. Катализатор НИАП-07-01 проявляет высокую активность и селективность по водороду. Максимальный выход водорода составляет 279 г Н2/(кг СДФ) при 650 °С, концентрация Н2 в конвертированном газе 66,5 %. Расчеты показали, что для обеспечения водородом энергетической установки мощностью 10 кВт на базе низкотемпературного топливного элемента с протонообменной мембраной на основе Pt/C катализатора расход СДФ составит 2,8 кг/ч.
The article presents the results of experimental and theoretical studies of steam reforming of synthetic diesel fraction (SDF) on the industrial methanation catalyst of the NIAP-07-01 brand in order to produce hydrogen for fuel cells. SDF (boiling point 180-290 °C), obtained by Fischer-Tropsch synthesis on the zeolite-containing catalyst Со/SiO2/ZSM-5/Al2O3, consists of hydrocarbons C11-C18 (88%) and a small amount of the C5-C10 fraction (10.8%). It was found that at a ratio of H2O/C = 3.03 in the temperature range of 450-650 °C in the equilibrium state, the degree of SDF conversion is 100 %, on a nickel catalyst, complete SDF conversion is achieved at a temperature above 600 °C. The main conversion products are hydrogen, methane and carbon dioxide, with the hydrogen concentration being significantly higher and methane concentration being lower than the calculated equilibrium values. The NIAP-07-01 catalyst exhibits high activity and selectivity for hydrogen. The maximum hydrogen yield is 279 g H2/(kg SDF) at 650 °C, the H2 concentration in the converted gas is 66.5%. Calculations have shown that to provide a 10 kW power plant based on a low-temperature fuel cell with a proton exchange membrane based on a Pt/C catalyst with hydrogen, the SDF consumption will be 2.8 kg/h.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.