Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Zeitoune, Jéssica Florinda
Orientador(a): Catapan, Rafael de Camargo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/257043
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2024.
id UFSC_78dcc9bfcef01a78998b758e119061fc
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/257043
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaZeitoune, Jéssica FlorindaCatapan, Rafael de CamargoNickel, Camilla Daniela Moura2024-08-07T23:24:58Z2024-08-07T23:24:58Z2024387227https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/257043Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2024.O clima da Terra passou por mudanças substanciais devido a séculos de emissões excessivas de Gases de Efeito Estufa (GHG). O setor de transporte, um grande contribuinte para essas emissões, depende fortemente de veículos com motores de combustão interna. Uma abordagem para mitigar as emissões de GHG é a transição para motores elétricos alimentados por H2 derivado da reforma de etanol, ambos considerados fontes de energia renovável e ecologicamente corretas. Aprimorar a eficiência do processo requer um catalisador com altas taxas de conversão e seletividade para a transformação do etanol em H2. Este estudo teve como objetivo a fabricação de monólitos catalíticos de Ni/Al2O3 e Ni-Cu-Pt/Al2O3 para Reforma Autotérmica (ATR) de etanol. Os métodos de caracterização incluíram Difração de Raios-X (XRD), Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios-X (XPS) e Redução à Temperatura Programada (TPR). O comportamento catalítico na ATR (400-700 °C) foi avaliado. Os monólitos apresentaram teor médio de revestimento (C(%)) de 19,0%, teor de níquel na impregnação (MNi(%)) de 9,62%, e teor de cobre na impregnação (MCu(%)) de 0,52%. A ausência ou ganho limitado de massa no teor de platina na impregnação (MPt(%)) foi justificada devido à natureza corrosiva do ácido nítrico. XRD indicou alumina e níquel na amostra de níquel, enquanto os picos de cobre e platina no catalisador trimetálico eram relativamente pequenos. As imagens de SEM mostraram processos bem-sucedidos de revestimento e impregnação sem bloqueio de poros. Inesperadamente, uma estrutura tipo-flor na amostra trimetálica levou a investigações adicionais. EDS confirmou a presença de alumina, níquel e cobre, com platina não detectada. XPS confirmou cobre e platina no monólito trimetálico. Análises de TPR destacaram a homogeneidade, com redução de óxidos metálicos em diferentes faixas de temperatura, indicando picos distintos de níquel, cobre e platina. Resultados de conversão e seletividade mostraram maior conversão de etanol e produção de H2 para o catalisador de níquel em temperaturas mais altas. O catalisador trimetálico reduziu efetivamente a temperatura necessária para iniciar a ATR. Em conclusão, esta pesquisa contribui significativamente na utilização de catalisadores mono e trimetálicos para ATR, estabelecendo uma base para estudos e aplicações futuras. Descobertas únicas abrem caminhos para exploração, avanços em sustentabilidade, otimização de design e processos eficientes de ATR de etanol.Abstract: The Earth?s climate underwent substantial changes due to centuries of excessive Greenhouse Gas (GHG) emissions. The transport sector, a major contributor to these emissions, heavily relies on internal combustion engine vehicles. One approach to mitigate GHG emissions is transitioning to electric engines powered by H2 derived from ethanol reforming, both considered renewable and environmentally friendly. Enhancing the process efficiency requires a catalyst with high conversion rates and selectivity for ethanol to H2. This study aimed at manufacturing Ni/Al2O3 and Ni-Cu-Pt/Al2O3 catalytic monoliths for Autothermal Reforming (ATR) of ethanol. Characterization methods included X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive Spectroscopy (EDS), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Temperature Programmed Reduction (TPR). Catalytic behavior in ATR (400-700 °C) was assessed. Monoliths had average washcoat content (C(%)) of 19.0%, nickel impregnation mass content (MNi(%)) of 9.62%, and copper impregnation mass content (MCu(%)) of 0.52%. Limited or no mass gain in platinum impregnation mass content (MPt(%)) was justified due to the corrosive nature of nitric acid. XRD indicated alumina and nickel in the nickel sample, while copper and platinum peaks in the trimetallic catalyst were relatively small. SEM images showed successful washcoat and impregnation processes without pore blocking. Unexpectedly, a flower-like structure in the trimetallic sample prompted further investigation. EDS confirmed alumina, nickel, and copper, with no platinum detected. XPS confirmed copper and platinum in the trimetallic monolith. TPR analyses highlighted homogeneity, with metal oxide reduction at different temperature ranges indicating distinctive peaks of nickel, copper, and platinum. Conversion and selectivity results showed higher ethanol conversion and H2 production for the nickel catalyst at higher temperatures. The trimetallic catalyst effectively reduced the required temperature for initiating the ATR. In conclusion, this research contributes significantly in the use of mono and trimetallic catalysts for ATR, providing a foundation for future studies and applications. Unique findings open avenues for exploration, sustainability advancements, design optimization, and efficient ATR of ethanol processes.98 p.| il., gráfs.engEngenharia mecânicaEtanolHidrogênio como combustívelCatalisadoresSynthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforminginfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPPCM0142-D.pdfPPCM0142-D.pdfapplication/pdf13007485https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/257043/-1/PPCM0142-D.pdf1c0f92fc279f994fc645f3077504252cMD5-1123456789/2570432024-08-07 20:24:58.408oai:repositorio.ufsc.br:123456789/257043Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732024-08-07T23:24:58Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
title Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
spellingShingle Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
Zeitoune, Jéssica Florinda
Engenharia mecânica
Etanol
Hidrogênio como combustível
Catalisadores
title_short Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
title_full Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
title_fullStr Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
title_full_unstemmed Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
title_sort Synthesis and characterization of a trimetallic Ni-Cu Pt/Al2O3 catalytic monolith for hydrogen generation through autothermal ethanol reforming
author Zeitoune, Jéssica Florinda
author_facet Zeitoune, Jéssica Florinda
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Zeitoune, Jéssica Florinda
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Catapan, Rafael de Camargo
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Nickel, Camilla Daniela Moura
contributor_str_mv Catapan, Rafael de Camargo
Nickel, Camilla Daniela Moura
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Engenharia mecânica
Etanol
Hidrogênio como combustível
Catalisadores
topic Engenharia mecânica
Etanol
Hidrogênio como combustível
Catalisadores
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Joinville, 2024.
publishDate 2024
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-08-07T23:24:58Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-08-07T23:24:58Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2024
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/257043
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 387227
identifier_str_mv 387227
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/257043
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 98 p.| il., gráfs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/257043/-1/PPCM0142-D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 1c0f92fc279f994fc645f3077504252c
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv sandra.sobrera@ufsc.br
_version_ 1851759127962845184

Registros relacionados