بررسی ویژگی‌های کاتالیست‌های پلاتینی واکنش WGS در کاربردهای پیل سوختی

واکنش Water Gas Shift یک مرحله حساس در Fuel Processor ها جهت تولید هیدروژن و پاکسازی اولیه آن از CO می‌باشد. در صنعت کاتالیست این واکنش در مرحله اوّل (high Temperature Shift (HTS)) اکسید آهن کروم و در مرحله دوّم Cu-Zn-Al2O3 (Low Temperature shift (LTS)) است و برای حصول نتیجه بهتر، عملیات در حالت Steady State انجام می‌شود. بهبود خواص کاتالیستی Cu-ZnO در اثر افزایش اکسید فلزات قلیایی یا سایر اکسیدها، گزارش شده است. استفاده از ترکیب کاتالیستی این 2 دسته در مواردی که نیاز به Start up های سریع و حجم کم کاتالیست داریم نامناسب است و کاتالیست‌های دیگری مورد استفاده قرار می‌گیرند که آتش هم نمی‌گیرند. زیرا کاتالیست‌های Cu-ZnO در دمای بالا مشتعل و به خاکستر تبدیل می‌شوند و علاوه بر خسارت وارده افزایش دمای حاصل از احتراق این کاتالیست به راکتور صدمه می‌زند. تحقیق بر روی PGM ها (Platinum Group Metals) این مشکل را حل کرده است. کاتالیست Pt/CeO2 که آتشگیر نیست برای دماهای متوسط و بالا (300 400C) پیشنهاد شده است. البته قبلا گزارش شده بود که کاتالیست مذکور در شرایط ابتدایی فعالیت زیادی دارد امّا به علت پاره ای از مسائل از جمله نشستن کربن بر روی آن غیر فعال می شود. این امر سبب پایین آمدن بازده واکنش WGS و نیاز به طراحی مجدد fuel Processor را ایجاد کرده بود، امّا برای حل این مشکل کاتالیست های واکنش WGS، در یک پوشش یکپارچه قرار گرفته می شوند که این پوشش بر فعالیت کاتالیست ها بی تأثیر است ولی مانع تشکیل کک بر روی آن می شود. این کاتالیست ها به راحتی تا 2000 ساعت در دمای 275C 250C در fuel processor های ساکن جهت استفاده در پیل های سوختی 210kw و با سوخت LPG یا NG کار کرده اند، بدون این که تغییر محسوسی در فعالیت آن ها به وجود آید. استفاده از این کاتالیست ها سبب کوچک‌تر شدن قابل ملاحظه حجم راکتور در مقایسه با کاتالیست های Cu-ZnO شده است.

Keywords:

پیل سوختی , Water Gas Shift , Selectra Catalyst , PROX , تولید هیدروژن