Produktion av metangas till Chalmers Eco-marathon

Abstract

Detta kandidatarbete behandlar tillverkning av tubreaktor och katalysator för att producera metan från syntesgas i laboratorieskala. Den tillverkade nickel-alumina katalysatorns prestanda utvärderades för att undersöka möjligheterna att producera metan i tillräcklig mängd för att driva ett fordon. Det finns en förhoppning att på Chalmers producera ett eget fordonsbränsle till studenternas bidrag till Shell Eco-marathon, en tävling för bränslesnåla fordon. Testerna av reaktorn används för att öka förståelsen för metaniseringsreaktionen samt att bidra till att förverkliga visionen med kommande kandidatarbeten. Projektet innefattade flera parallella delsteg. Reaktorframställning innefattade dimensionering, design och tillverkning av en reaktor. Framställning av katalysator innebar laborativt arbete för att ta fram katalysator med lämplig sammansättning och därefter belägga material som kunde placeras i reaktorn för att katalysera reaktionen. Framställningen av katalysatorn resulterade i en nickel-alumina katalysator bestående av 40 vikt-% nickel som med en specifik ytarea på cirka 150m2/g utgjorde beläggning på en monolit av keramiskt material som placerades i reaktorn. Tillverkad reaktor bestod av två rostfria stålrör som satts ihop genom svetsning och var gängade med gastäta kopplingar. Upprepade tester genomfördes enligt framtagen försöksmatris där temperatur, volymsflöde och utspädning varierades vilket resulterade i ett maximalt utbyte av 80.2% metan. Detta är jämförbart med det resultat som ett forskarlag i Sydkorea uppnått med liknande katalysator. I nuvarande skala med 0.16 g nickel skulle det ta lite mer än tre dagar att producera energiinnehållet motsvarande en liter bensin. Vid tester observerades nedsättning av katalysatorns funktion på grund av bildade kolavlagringar. En viss del av kolavlagringarna kunde tas bort genom oxidering vid hög temperatur. Det förekom inga större skillnader mellan de katalysatorprov som användes vilket tyder på tillförlitlig produktion för denna typ av katalysator. Arbetet har redovisats på två planscher som ställts ut vid Chalmers Energikonferens och tävlingen Shell Eco-marathon i Rotterdam i maj 2013