Study of thermal catalysts for low concentration CH4 conversion

This study investigates the effectiveness of various thermal catalysts for methane (CH4) conversion at low concentrations (<1%), focusing primarily on LaMnO3, Ce3Fe2O2 and Co5Mn catalysts. The catalysts were evaluated for their performance in methane oxidation, with an in-depth analysis of synthesis methods, doping effects and kinetics. Among the catalysts examined, Co5Mn demonstrated the best performance, achieving 90% conversion at a temperature of 315°C. Further analysis was therefore primarily focused on Co5Mn, exploring co-precipitation and sol-gel synthesis methods, as well as the doping effect with zirconium at various molar concentrations. Comprehensive characterizations of its structure and catalytic activity were conducted. Additionally, a simplified kinetic study was performed to determine fundamental kinetic parameters, such as reaction order and Arrhenius parameters which can help in predicting the extent of methane oxidation. This study provides a foundation for further research aimed at understanding and optimizing thermal catalysts for reducing CH4 from low concentration sources.

Questo studio analizza l’efficacia di vari catalizzatori termici per la conversione del metano (CH4) a basse concentrazioni (<1%), concentrandosi principalmente sui catalizzatori LaMnO3, Ce3Fe2O2 e Co5Mn. I catalizzatori sono stati valutati per le loro prestazioni nell’ ossidazione del metano, con un’analisi approfondita dei metodi di sintesi, degli effetti di dopaggio e della cinetica. Tra i catalizzatori esaminati, Co5Mn ha dimostrato la migliore performance, raggiungendo il 90% di conversione a una temperatura di 315°C. Ulteriori analisi si sono quindi concentrate su Co5Mn, esplorando i metodi di sintesi per co-precipitazione e sol-gel, così come l’effetto del dopaggio con zirconio a varie concentrazioni molari. Sono state condotte caratterizzazioni complete della sua struttura e attività catalitica. Inoltre, è stato eseguito uno studio cinetico semplificato per determinare i parametri cinetici fondamentali, come l’ordine di reazione e i parametri di Arrhenius che possono poi essere utilizzati nello sviluppo di modelli previsionali. Questo studio fornisce una base per ulteriori ricerche mirate a comprendere e ottimizzare i catalizzatori termici per ridurre le emissioni di CH4 da fonti a basse concentrazioni.