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Ni-Promoted Fe2O3/Al2O3 for Enhanced Hydrogen Production via Chemical Looping Methane Reforming
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2023-08-16 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c01792 Yanxin Yang 1 , Yu Qiu 1 , Zhenwu Zhang 2 , Sheng Wang 2 , Hui Chen 2 , Dewang Zeng 1 , Rui Xiao 1
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2023-08-16 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c01792 Yanxin Yang 1 , Yu Qiu 1 , Zhenwu Zhang 2 , Sheng Wang 2 , Hui Chen 2 , Dewang Zeng 1 , Rui Xiao 1
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Chemical looping methane steam reforming shows promise for hydrogen production due to in situ CO2 capture and inherent hydrogen production but is limited by the low reactivity of the oxygen carriers. In this work, we propose several Ni-promoted Fe2O3/Al2O3 to generate hydrogen via chemical looping methane reforming and investigated the origin for the promoted redox performance; 10 wt % NiO–Fe2O3/Al2O3 shows high CH4 conversion (96%), H2 yield (3.3 mmol/g), and low carbon deposition (0.093 mmol/g). DFT calculations demonstrate that metallic Ni can decrease the energy barriers (1.24 eV) for methane activation. Characterizations manifest that 10 wt % NiO–Fe2O3/Al2O3 can significantly increase the reduction depth of Fe2O3, thus providing more oxygen vacancies for hydrogen production. A further increase in Ni content would decrease the oxygen capacity, reducing the potential for hydrogen production. Therefore, the enhanced redox performance of 10 wt % NiO–Fe2O3/Al2O3 results from the ability of Ni to facilitate CH4 activation, improving the reduction of Fe2O3 without significantly improving carbon deposition. We anticipate that the synergy between Ni and Fe2O3 can lead to the development of highly active and stable oxygen carriers.
中文翻译：
Ni-促进的 Fe2O3/Al2O3 通过化学链甲烷重整提高氢气产量
由于原位CO 2捕获和固有的氢气生产，化学循环甲烷蒸汽重整显示出氢气生产的前景，但受到氧载体的低反应性的限制。在这项工作中，我们提出了几种Ni促进的Fe 2 O 3 /Al 2 O 3通过化学链甲烷重整产生氢气，并研究了促进氧化还原性能的起源。10 wt % NiO–Fe 2 O 3 /Al 2 O 3显示出高 CH 4转化率 (96%)、H 2产率（3.3 mmol/g）和低碳沉积（0.093 mmol/g）。DFT 计算表明金属镍可以降低甲烷活化的能垒（1.24 eV）。表征表明，10 wt% NiO–Fe 2 O 3 /Al 2 O 3可以显着增加Fe 2 O 3的还原深度，从而为产氢提供更多的氧空位。镍含量的进一步增加会降低氧气容量，从而降低产氢的潜力。因此，10 wt% NiO-Fe 2 O 3 /Al 2 O 3的氧化还原性能增强是由于 Ni 促进 CH 的能力4活化，提高Fe 2 O 3的还原性，但不显着改善积炭。我们预计Ni和Fe 2 O 3之间的协同作用可以导致高活性和稳定的氧载体的发展。
更新日期：2023-08-16
中文翻译：
Ni-促进的 Fe2O3/Al2O3 通过化学链甲烷重整提高氢气产量
由于原位CO 2捕获和固有的氢气生产，化学循环甲烷蒸汽重整显示出氢气生产的前景，但受到氧载体的低反应性的限制。在这项工作中，我们提出了几种Ni促进的Fe 2 O 3 /Al 2 O 3通过化学链甲烷重整产生氢气，并研究了促进氧化还原性能的起源。10 wt % NiO–Fe 2 O 3 /Al 2 O 3显示出高 CH 4转化率 (96%)、H 2产率（3.3 mmol/g）和低碳沉积（0.093 mmol/g）。DFT 计算表明金属镍可以降低甲烷活化的能垒（1.24 eV）。表征表明，10 wt% NiO–Fe 2 O 3 /Al 2 O 3可以显着增加Fe 2 O 3的还原深度，从而为产氢提供更多的氧空位。镍含量的进一步增加会降低氧气容量，从而降低产氢的潜力。因此，10 wt% NiO-Fe 2 O 3 /Al 2 O 3的氧化还原性能增强是由于 Ni 促进 CH 的能力4活化，提高Fe 2 O 3的还原性，但不显着改善积炭。我们预计Ni和Fe 2 O 3之间的协同作用可以导致高活性和稳定的氧载体的发展。
京公网安备 11010802027423号