Production d'hydrogène par reformage de l'éthanol sur catalyseurs à base d'iridium et rhodium supportés sur cérine

par Weijie Cai

Thèse de doctorat en Chimie. Catalyse

Sous la direction de Claude Mirodatos et de Wenjie Shen.

Soutenue en 2008

à Lyon 1 en cotutelle avec Dalian Institute of chemical physics (Chine) .


  • Résumé

    L'objectif principal de ce travail était l'étude de systèmes catalytiques stables, actifs et sélectifs pour les réactions de vapo-reformage, oxyvaporeformage et oxydation partielle de l'éthanol en vu de produire de l'hydrogène. Avec une concentration réduite de monoxyde de carbone. Deux formulations principales, Ir/CeO2 et Rh/CeO2, ont été sélectionnées pour étudier le mécanisme des réactions de surface de l'éthanol adsorbé par FT-IR et TPD et pour être testées en micro-réacteur structuré. Il a été montré que la cérine joue un rôle déterminant quant à la dispersion de la phase active en évitant son frittage lors de la réaction et quant à l'inhibition du cokage du fait de ses propriétés rédox. Par ailleurs, la dispersion de ce support qui peut décroître lors de tests de longue durée détermine le niveau de conversion de l'éthanol et le vieillissement du catalyseur. Les principales étapes élémentaires du mécanisme réactionnel ont été identifiées, liées à la formation de produits intermédiaires dans les régimes transitoires et/ou lorsque la conversion de l'éthanol reste partielle (à basse température, faibles temps de contact). Pour les trois réactions étudiées, les excellentes performances obtenues en réacteur microstructuré proviennent essentiellement d'une meilleure gestion des effets thermiques, ce qui ouvre de réelles perspectives d'application industrielle


  • Résumé

    The main objective of the thesis was to investigate the catalytic performance of stable, active and selective catalytic systems for ethanol steam reforming, ethanol partial oxidation and the combined auto-thermal reforming of ethanol. Two main formulations Ir/CeO2 and Rh/CeO2 were selected to i) investigate surface reaction of adsorbed ethanol via FT-IR and TPD techniques to investigate reaction mechanism; ii) check the ethanol reforming reaction in fixed-bed and micro-structured reactor. Ceria support was found to prevent the highly dispersed active metal particles from sintering and to inhibit coke formation through strong metal-support interactions and redox property. In addition, ceria dispersion was shown to monitor the extent of ethanol conversion and therefore the aging properties of the catalytic systems. It was also possible to identify key elementary steps in reaction mechanism, revealing intermediate products, characteristic of transient, low temperature and short contact time regimes. For the three reactions, excellent performances were obtained with the micro-structured reactor, essentially due to a better heat management, offering real perspectives for an industrial development

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Informations

  • Détails : 1 vol. (142 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.129-137

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