تست تجربي اكسيداسيون جزيي متان در ميكرو راكتور محيط متخلخل جهت توليد هيدروژن

Experimental investigation of Methane Partial Oxidation in Porous Media for Hydrogen Production

يكي از تكنولوژي هاي آتي تامين انرژي در صنعت برق و خودرو استفاده از پيل هاي سوختي مي باشد. هيدروژن بعنوان منبع اصلي سوخت در پيل هاي سوختي مي باشد. رفرمينگ متان از طريق اكسيداسيون جزيي متان از روش هاي توليد هيدروژن مي باشد. در اين مقاله اين فرايند جهت توليد گاز هيدروژن كه بعنوان منبع انرژي اين پيل هاي سوختي مي باشد به صورت عددي و تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. در ابتدا مدل سازي براي يك راكتور محيط متخلخل انجام و سپس پايلوت آزمايشگاهي جهت تست تجربي ساخته شد. جهت ايجاد محيط متخلخل در راكتور از گرانول ها اكسيد آلومينيوم استفاده شده است. با هدف ماكزيمم توليد هيدروژن، چگونگي تاثير تغييرات نسبت هم ارزي هوا به سوخت براي مقادير نسبت هاي 1.5 و 2 انجام و نتايج ارائه شده است. همچنين پروفيل هاي درجه حرارت در محور مركز راكتور در سه مقطع اندازه گيري و نتايج بهمراه مقادير غلظت منوكسيد كربن و هيدروژن در خروجي راكتور ارائه شده است.

One of the future technologies for energy supply in the electricity and automotive industries is the use of fuel cells. Hydrogen is the main source of fuel in fuel cells. Methane reforming through partial oxidation of methane is one of the methods of hydrogen production. In this paper, this process for the production of hydrogen gas, which is the energy source of these fuel cells, is examined numerically and experimentally. In this paper the thermal partial oxidation process of methane was investigated numerically and experimentally. Thermodynamic calculations and kinetic simulation were performed to determine the practical operating conditions. Experimentally, a porous material-based reactor was built to perform the partial oxidation process. Al2O3 granular with different size selected as porous structures and installed in the reaction zone. Physical parameters include diameter of the rector is considered for other experimental test. As the result the temperature profiles along the reactor central axis and concentration profiles of CO and H2 were measured. Also the effects of equivalence air ratio on the reforming process were investigated. Different equivalence air ratio 1.5 and 2 was considered to perform the partial oxidation process.