Συντάχθηκε 04-05-2026 10:42
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 08/05/2026 13:30
Λήξη: 08/05/2026 14:30
ΑΝΑΚΟΙΝΩΣΗ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Όνοματεπώνυμο Φοιτητή: Ζαχαρίας Καραναστάσης
Α.Μ.:2016050033
Ημερομηνία Παρουσίασης:08/05/2026
Ώρα:13:30
Αίθουσα: https://tuc-gr.zoom.us/j/96848543974?pwd=ZDd3UkM3YUI5bGttSXpMVmUvcit4dz09
Θέμα ΔE «Μελέτη της Αντίδρασης της Ξηρής Αναμόρφωσης του Μεθανίου σε Υποστηριγμένους Καταλύτες Ni»
Title «Investigation of the reaction of dry methane reforming over supported Ni catalysts»
Επιβλέπουσα:Καθηγήτρια Παρασκευή Παναγιωτοπούλου
Τριμελής Εξεταστική Επιτροπή:
1Καθηγήτρια Παρασκευή Παναγιωτοπούλου
2Καθηγητής Ιωάννης Γεντεκάκης
3Καθηγητής Δημήτριος Γουρνής
Περίληψη:
Η παρούσα Διπλωματική Εργασία εξετάζει τη ξηρή αναμόρφωση του μεθανίου (Dry Methane Reforming, DRM) σε υποστηριγμένους καταλύτες νικελίου (Ni), ως στρατηγική ταυτόχρονης αξιοποίησης του CH₄ και του CO₂ προς παραγωγή αερίου σύνθεσης (syngas). Αφού παρουσιαστούν οι βασικές αντιδράσεις, τα θερμοδυναμικά/κινητικά όρια και οι παράπλευρες οδοί (π.χ. Boudouard, cracking), εξετάζονται οι επιδράσεις θερμοκρασίας, πίεσης, GHSV και παρουσίας ιχνών H₂O/H₂S στην απόδοση και τη σταθερότητα. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στους καταλύτες Ni: ρόλος και περιορισμοί (coking, sintering), επιδράσεις διασποράς/μεγέθους, και η συμβολή του φορέα (Al₂O₃, SiO₂, MgO, CeO₂–ZrO₂) μέσω χαρακτηριστικών του όπως η επιφανειακή βασικότητα και η αναγωγιμότητα. Συζητούνται η προσθήκη προωθητών (π.χ. Ru, La) και προχωρημένες στρατηγικές σύνθεσης καταλυτών (sol–gel, microwave, perovskite derived/exsolution), καθώς και αναδυόμενες προσεγγίσεις αντιδραστήρων (membrane, ηλεκτροθερμική, plasma/photothermal). Για τη σύγκριση των αποτελεσμάτων, τονίζεται η ανάγκη κανονικοποίησης των ρυθμών αντίδρασης (π.χ. STY(Space–Time Yield) για εφαρμογή και συχνότητα αναστροφής (Turnover Frequency, TOF) για κανονικοποίηση του ρυθμού ανά ενεργή θέση) και ο αποκλεισμός αντιστάσεων στη μεταφορά μάζας και θερμότητας. Προτείνεται αυστηρό πρωτόκολλο σταθερότητας με πειράματα Time On Stream (TOS) >100 h και κύκλους αναγέννησης (οξείδωση/αεριοποίηση coke → αναναγωγή), συνοδευόμενο από χαρακτηρισμό τόσο των φρέσκων όσο και των χρησιμοποιημένων (μετά τα πειράματα σταθερότητας) καταλυτών (TEM/XRD, chemisorption, TGA/TPO/Raman, XPS/TPR). Συνολικά, η βιβλιογραφία δείχνει ότι όταν το Ni διασπείρεται σε φορείς με ευκίνητα άτομα οξυγόνου, δηλ. υψηλή αναγωγιμότητα (π.χ. CeO₂–ZrO₂) και ιδιαίτερα παρουσία προωθητών όπως Ru ή La επιτυγχάνει καλύτερη ισορροπία δραστικότητας–ανθεκτικότητας, ιδίως σε μεσαίες–υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας. Λέξεις-κλειδιά: Dry reforming of methane, Ni catalysts, supports (CeO₂–ZrO₂), promoters (Ru, La), coking, sintering, TOF, GHSV, exsolution, membrane/electrified DRM.
Abstract:
This thesis examines dry methane reforming (DRM) over supported nickel (Ni) catalysts as a strategy for the simultaneous utilization of CH₄ and CO₂ to produce synthesis gas (syngas). After presenting the basic reactions, thermodynamic/kinetic limits, and side reactions (e.g., Boudouard, cracking), the effects of temperature, pressure, GHSV, and the presence of traces of H₂O/H₂S on performance and stability are examined. Particular emphasis is given to Ni catalysts: role and limitations (coking, sintering), dispersion/size effects, and the contribution of the support (Al₂O₃, SiO₂, MgO, CeO₂–ZrO₂) through characteristics such as surface basicity and reducibility. The addition of promoters (e.g., Ru, La) and advanced catalyst synthesis strategies (sol–gel, microwave, perovskite-derived/exsolution) are discussed, as well as emerging reactor approaches (membrane, electrothermal, plasma/photothermal). To compare results, the need to normalize reaction rates (e.g., STY (Space–Time Yield) for application and turnover frequency (Turnover Frequency, TOF) for normalization of the rate per active site) and the exclusion of mass and heat transfer resistances. A strict stability protocol is recommended with Time On Stream (TOS) experiments >100 h and regeneration cycles (oxidation/gasification of coke → reduction), accompanied by characterization of both fresh and used (after stability experiments) catalysts (TEM/XRD, chemisorption, TGA/TPO/Raman, XPS/TPR). Overall, the literature shows that when Ni is dispersed on carriers with mobile oxygen atoms, i.e., high reducibility (e.g., CeO₂–ZrO₂) and especially in the presence of promoters such as Ru or La, it achieves a better balance of activity and durability, especially at medium to high operating temperatures. Keywords: Dry reforming of methane (DRM); Ni catalysts; supported catalysts; coking; sintering; TOF; STY; GHS V; exsolution; membrane/ electrified DRM.
