Caratterizzazione sperimentale di un reattore a membrana per la produzione di idrogeno

This work would characterized a membrane reactor for hydrogen production from methane. The first part of the work is focused on the determination of the characteristic parameters of the analyzed membrane : the pre-exponential factor "P0" the activation energy "Ea" and the driving force coefficient "n" . In the second part we evaluate the performance of the reactor in terms of conversion and " Hydrogeny recovery factor" for two configurations: reforming without permeation and reforming with permeation. In order to determine the device’s behavior in a wide operative range, we consider different values of temperature, pressure and "space time". The results obtained are compared with the simulations carried out using a stationary one-dimensional mathematical model developed in Matlab . The analysis of the data set confirm the benefits arising from the use of the membrane and the adoption of high operating temperatures and pressures . In conclusion is given an overview of the production technology of second generation ethanol : it can be used to feed the reactor in place of methane.

Questo lavoro di tesi si propone di caratterizzare un reattore a membrana per la produzione di idrogeno da metano. La prima parte del lavoro si concentra sulla determinazione dei parametri caratteristici della membrana analizzata ovvero il coefficiente pre-esponenziale “P0”, l’energia di attivazione “Ea” e il coefficiente della driving force “n”. Nella seconda parte si valutano le prestazioni del reattore in termini di conversione e “Hydrogeny recovery factor” per le due configurazioni adottabili: reforming con driving force nulla e reforming con permeazione. All’interno di questa trattazione si considerano differenti valori di temperatura, di pressione e di “space time”, al fine di determinare il comportamento del dispositivo su un ampio campo di funzionamento. I risultati ottenuti vengono confrontati con quelli delle simulazioni condotte sfruttando un modello matematico stazionario monodimensionale elaborato in ambiente Matlab. Dall’analisi dei dati raccolti si confermano i benefici derivanti dall’impiego della membrana e dall’adozione di elevate temperature e pressioni operative. A conclusione del lavoro viene proposta una panoramica sulla tecnologia di produzione di etanolo di seconda generazione: esso può essere impiegato in alternativa al metano per alimentare il reattore.