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A highly durable catalyst system for hydrogen production from dimethyl ether
Sustainable Energy & Fuels ( IF 5.0 ) Pub Date : 2024-03-15 , DOI: 10.1039/d4se00059e Robert Stöber 1 , Franziska Seidl 1 , Emanuel Hoffmann 1 , Peter Wasserscheid 1, 2, 3 , Patrick Schühle 1
Sustainable Energy & Fuels ( IF 5.0 ) Pub Date : 2024-03-15 , DOI: 10.1039/d4se00059e Robert Stöber 1 , Franziska Seidl 1 , Emanuel Hoffmann 1 , Peter Wasserscheid 1, 2, 3 , Patrick Schühle 1
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Dimethyl ether (DME) is a promising vector for the transportation of hydrogen over long distances and from point to point. However, a major challenge to the large-scale application of this technology has been the notoriously unstable nature of the so far applied steam reforming catalysts. In this paper, we describe a physical mixture of γ-Al2O3 and zirconia-supported In2O3 as a highly stable catalyst system for the steam reforming of dimethyl ether (SRD). Our work shows that the use of 3 wt% In2O3 on ZrO2 provides the highest activity and hydrogen yield in the temperature range of 350–400 °C. In addition, the developed catalyst system shows excellent stability over an operating time of 425 h with a DME conversion of nearly 100% and a hydrogen yield of about 90%. To maximize the hydrogen yield further, a water–gas shift reactor was operated downstream of the SRD reactor, but at lower temperatures, to reduce the CO concentration in the product mixture to its thermodynamic equilibrium concentration. This synergetic operation led to a maximum hydrogen yield of 95%.
中文翻译：
用于二甲醚制氢的高度耐用的催化剂系统
二甲醚（DME）是一种很有前景的长距离、点对点氢运输载体。然而，该技术大规模应用的一个主要挑战是迄今为止所应用的蒸汽重整催化剂的不稳定性质。在本文中，我们描述了γ-Al 2 O 3和氧化锆负载的In 2 O 3的物理混合物作为二甲醚蒸汽重整（SRD）的高度稳定的催化剂体系。我们的工作表明，在 ZrO 2上使用 3 wt% In 2 O 3可在 350–400 °C 的温度范围内提供最高的活性和氢产率。此外，所开发的催化剂体系在425小时的运行时间内表现出优异的稳定性，DME转化率接近100%，氢气收率约为90%。为了进一步最大限度地提高氢气产量，在 SRD 反应器下游运行了水煤气变换反应器，但温度较低，以将产物混合物中的 CO 浓度降低至其热力学平衡浓度。这种协同操作使氢气产率最高达到 95%。
更新日期：2024-03-15
中文翻译：
用于二甲醚制氢的高度耐用的催化剂系统
二甲醚（DME）是一种很有前景的长距离、点对点氢运输载体。然而，该技术大规模应用的一个主要挑战是迄今为止所应用的蒸汽重整催化剂的不稳定性质。在本文中，我们描述了γ-Al 2 O 3和氧化锆负载的In 2 O 3的物理混合物作为二甲醚蒸汽重整（SRD）的高度稳定的催化剂体系。我们的工作表明，在 ZrO 2上使用 3 wt% In 2 O 3可在 350–400 °C 的温度范围内提供最高的活性和氢产率。此外，所开发的催化剂体系在425小时的运行时间内表现出优异的稳定性，DME转化率接近100%，氢气收率约为90%。为了进一步最大限度地提高氢气产量，在 SRD 反应器下游运行了水煤气变换反应器，但温度较低，以将产物混合物中的 CO 浓度降低至其热力学平衡浓度。这种协同操作使氢气产率最高达到 95%。
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