Valorisation catalytique du biogaz (CH4 +CO2) par reformage à sec : étude des propriétés physico-chimiques et catalytiques de solides à base de Tuthénium et Cuivre
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Abstract EN:
In this study, the reaction of methan reforming with CO2 was investigated in the presence of catalysts based on ruthenium and copper deposited on Al2O3, CeO2-Al2O3 binary oxides and mixed oxides from hydrotalcite precursors. The aim of this work is reduction of greenhouse gases (CH4 + CO2) to obtain the synthesis gas (H2 + CO) to be used for various applications including clean energy. The catalysts were prepared by dry impregnation and characterized by various physico-chemical methods (BET, XRD, FT-IR, UV-VIS, TPR, DTA/TG and EPR) to identify correlations between their physico-chemical properties and their catalytic performance. Influence of different conditions and solids pretreatment on the catalytic activity have been studied. Hydrogen production is strongly influenced by the nature of the metal phase and the support used. It is noteworthy that both types of catalysts (Ru and Cu/support) were not similar activities for the reaction studied. The ruthenium-based catalysts are much more active than those based on copper. Hydrotalcites have proved effective for the reforming reaction, but they produce a large amount of coke which deactivates the catalyst easily. Among all catalysts are studied, the solid containing 5% RuO2 on the support of CeO2-Al2O3 binary oxides was the most active and most stable. The high reactivity of this catalyst is associated to good dispersion of ruthenium species and to the very low amount of coke on the catalyst observed after 14 days of aging.
Abstract FR:
Dans cette étude, la réaction de reformage du méthane par le CO2 a été étudiée en présence de catalyseurs à base de ruthénium et cuivre déposés sur Al2O3, CeO2 et oxydes binaires CeO2-Al2O3 ainsi que oxyde mixtes issus de précurseurs hydrotalcites. Le but de ce travail est la réduction des gaz à effet de serre (CH4 + CO2) afin d’obtenir le gaz de synthèse (H2 + CO) qui sera utilisé pour différentes applications dont l’énergie propre. Les catalyseurs ont été préparés par imprégnation à sec et caractérisés par différentes méthodes physico-chimique (BET, DRX, IR-FT, UV-Visible, TPR, ATD/TG et RPE) afin de dégager des corrélations entre leurs propriétés physico-chimique et leurs performances catalytiques. Les influences sur l’activité catalytique des différentes conditions et du prétraitement des solides ont été étudiées. La production d'hydrogène est fortement influencée par la nature de la phase métallique et des supports utilisés. Il est remarquable que les deux types de catalyseurs (Ru et Cu/support) n’ont pas des activités similaires pour la réaction étudiée. Les catalyseurs à base de ruthénium sont beaucoup plus actifs que ceux à base de cuivre. Les hydrotalcites se sont montrés performant pour la réaction de reformage, mais ils produisent une grande quantité du coke qui désactive facilement le catalyseur. Parmi tous les catalyseurs étudiés, le solide contenant 5% de RuO2 sur le support d’oxydes binaires CeO2-Al2O3 s'est avéré le plus actif et le plus stable. L’importante réactivité de ce catalyseur est associée d’une part à la bonne dispersion des espèces de ruthénium métallique et d’autre part à la très faible quantité de coke observé sur le catalyseur après 14 jours de vieillissement.