Vaporeformage du méthane et de l'éthanol sur des catalyseurs à base de ruthénium et du cuivre supportés sur des oxydes Co-Mg-Al préparés par voie hydrotalcite

Steam reforming of methane ans ethanol over CoₓMg₆₋ₓAl₂, Ru/CoₓMg₆₋ₓAl₂ and Cu/CoₓMg₆₋ₓAl₂ catalysts

• Auteur / Autrice : Doris Homsi
• Direction : Edmond Abi Aad, Samer Aouad
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/12/2012
• Etablissement(s) : Littoral en cotutelle avec Université de Balamand (Tripoli, Liban)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant
• Jury : Président / Présidente : Antoine Aboukaïs
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Toufic Wehbé, Cédric Gennequin, Bilal Nsouli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bechara Taouk, Madona Labaki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthane

Alcool

Hydrotalcite

Catalyseurs au cuivre

Catalyseurs au ruthénium

Reformage catalytique

Mots clés libres

Cuivre

Espèces carbonées

Hydrogène

Hydrotalcite

Ruthénium

Vaporeformage de l'éthanol

Vaporeformage du méthane

Copper

Carbon sorts

Hydrogene

Hydrotalcite

Ruthenium

Steam reforming of Ethanol

Steam reforming of Methane

Résumé

Ce travail a porté sur la conversion du méthane et de l'éthanol en hydrogène par le procédé du vaporeformage en utilisant de nouvelles formulations de catalyseurs afin d'augmenter la sélectivité en produit désiré (hydrogène), de réduire la production du monoxyde de carbone (Co) et défavoriser la formation de coke. Deux familles de phases actives, à base de cuivre et de ruthénium supportés par les hydrotalcites calcinées CoₓMg₆₋ₓAl₂, ont été évaluées dans ces réactions. Pour les deux réactions, l'influence de plusieurs facteurs a été évaluée afin d'ajuster les paramètres de la réaction. Il a été démontré que les performances des catalyseurs pour les réactions du vaporeformage dépendent de la teneur en cobalt et en magnésium.Une grande teneur en cobalt améliore la réactivité catalytique. Le catalyseur 1Ru/Co₆Al₂ a présenté la plus forte activité et stabilité dans la réaction du vaporeformage du méthane parmi les autres catalyseurs industriels et préparés. Les espèces réduites de ruthénium et du cobalt ont été détectées après la réaction par DRX. La technique RPE était capable de détecter des quantités négligeables de deux types d'espèces carbonées formées lors de la réaction : du coke et du carbone. D'autre part, le catalyseur 5Cu/Co₆Al₂ a révélé la productivité la plus élevée en hydrogène dans la réaction du vaporeformage de l'éthanol. Cependant, il se désactive après quelques heures à cause de la formation du coke. Le catalyseur 5Cu/Co₂Mg₄Al₂ a montré une quantité beaucoup plus faible d'espèces carbonées sans désactiver pendant 50 heures en raison du caractère basique de la phase de l'oxyde du magnésium présente dans le support.

This work focuses on methane and ethanol conversion to hydrogen in the presence of a catalyst in order to increase the selectivity of the desired product (H₂) and reduce carbon monoxide emission and coke formation. Two kinds of active phase were used (copper and ruthenium) and impregnated on calcined hydrotalcites CoₓMg₆₋ₓAl₂ in order to be evaluated in the methane and ethanol steam reforming reactions. For both reactions, the influence of several factors was evaluated in order to adjust the reaction parameters. It has been shown that catalysts performances for the reforming reactions depend on the content of cobalt and magnesium. High cobalt content enhanced the catalytic activity. 1Ru/Co₆Al₂ catalyst presented the highest activity and stability in the methane steam reforming reaction among the other industrial and prepared catalysts even under a low GHSV and with no hydrogen pretreatment. Reduced ruthenium and cobalt were detected after the reaction by XRD. EPR technique was able to detect negligible amount of two kinds of carbonaceous species formed during the reaction : coke and carbon. On the other hand, 5Cu/Co₆Al₂ catalyst revealed the highest hydrogen productivity in the ethanol steam reforming reaction. However, it suffers from coke formation that deactivated the catalysts after few hours. 5Cu/Co₂Mg₄Al₂ catalyst showed a much lower quantity of carbonaceous species with no deactivating during 50 hours due to the basic character of the magnesium oxide phase present in the support.