Production d'hydrogène par vaporeformage de l'éthanol : application aux piles à combustible

par Fabien Auprêtre

Thèse de doctorat en Chimie organique, minérale, industrielle

Sous la direction de Claude Descorme et de Daniel Duprez.

Soutenue en 2003

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers ; 2000-2008) , en partenariat avec Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées (autre partenaire) .

mots clés

• Bioéthanol
• Reformage catalytique
• Spinelles
• Catalyseurs au rhodium

Résumé

Ce travail concerne l'étude de la production embarquée d'hydrogène par vaporeformage catalytique de l'éthanol en vue d'alimenter une pile à combustible. Les performances de divers métaux (Rh, Pt, Pd, Ru, Ni, Cu, Zn, Fe) supportés sur des oxydes (Al2O3, CeO2, CeZrO2, ZrO2, CeO2-Al2O3, NixMg1-xAl2O4, MgO), dans le vaporeformage de l'éthanol à pression atmosphérique et sous moyenne pression, ont été évaluées. La nature du métal et son état de dispersion jouent un rôle prépondérant sur l'activité des catalyseurs. La nature du support conditionne également l'activité, la sélectivité et la stabilité des catalyseurs. Du point de vue de l'activité, le support doit présenter une bonne hydrophilicité (activation de l'eau) et les groupes hydroxyles de surface doivent être fortement mobiles. Le contrôle de l'acido-basicité permet, initialement, d'orienter préférentiellement la réaction vers la formation d'éthylène (C2H4) ou d'acétaldéhyde (CH3CHO) et d'influer sur la sélectivité et la stabilité du catalyseur.

Titre traduit

Hydrogen production by ethanol steam reforming for fuel cells

Résumé

This work was devoted to the study of the ethanol catalytic steam reforming reaction for the on-board hydrogen production for fuel cells. The performances of various metals (Rh, Pt, Pd, Ru, Ni, Cu, Zn, Fe) supported on oxides (Al2O3, CeO2, CeZrO2, ZrO2, CeO2-Al2O3, NixMg1-xAl2O4, MgO), in the ethanol steam reforming reaction carried out at atmospheric and intermediate pressure, was checked. The nature of the metal and the dispersion play an important role on the activity of the catalyst. The nature of the support conditions the activity, the selectivity and the stability of the catalysts. From the activity point of view, the support must exhibit a good hydrophilicity (water activation) and the surface hydroxyls groups should be strongly mobile. The control of acid-base properties allows to initially direct the reaction preferentially towards the formation of ethylene (C2H4) or of acetaldehyde (CH3CHO) and to influence the selectivity and the stability of the catalyst.