مدل سازی فرایند ریفرمینگ گاز طبیعی با بخار آب در راکتور غشایی پالادیم ـ نقره برای تولید هیدروژن خالص

پیل های سوختی یکی از مهمترین مبدل های انرژی در آینده می باشند که از هیدروژن خالص، متانول و گاز طبیعی به عنوان خوراک استفاده می کنند. تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریسیته در پیل های سوختی فرایندی مستقیم است که بدون ایجاد آلودگی‎های زیست محیطی و صوتی انجام می شود. از این رو مطالعه و مدل سازی راه های مختلف تولید و خالص سازی هیدروژن ضروری به نظر می رسد. یکی از مهمترین فرایند های شیمیایی موجود برای تولید هیدروژن، تبدیل گاز طبیعی با بخار آب است. شایان گفتن است که هیدروژن از جداسازی گاز سنتز (مخلوط هیدروژن و کربن مونواکسید) به عنوان فراوده­ی واحد تبدیل با بخار آب به دست می آید.پژوهش­های گسترده ای نیز بر روی راه های تولید مستقیم هیدروژن خالص با استفاده از غشاهای گوناگون انجام شده است. مطالعات گذشته نشان داده است که استفاده از غشای پالادیم ـ نقره که فقط نسبت به هیدروژن عبورپذیر است، بهترین گزینه برای تولید هیدروژن خالص خواهد بود. بر همین اساس در این مقاله، مدل سازی فرایند تبدیل گاز طبیعی با بخار آب در راکتور غشایی پالادیم ـ  نقره انجام شده است. اثر متغیرهای گوناگونی مانند فشار و دمای محیط واکنش، نسبت متان به بخار آب در خوراک ورودی، ضخامت غشاء و نوع جریان واکنشگر ها و گاز جاروب کننده (همسو و ناهمسو) بر روی میزان تبدیل متان، تولید هیدروژن و نسبت هیدروژن به کربن مونواکسید تولیدی بررسی و شرایط بهینه ی عملیاتی به  ­صورت کیفی تعیین شده است. مدل پیشنهادی با استفاده از داده های آزمایشگاهی موجود در مراجع مورد ارزیابی قرار گرفته است. این ارزیابی نشان می­ دهد که نتیجه­ های مدل ارایه شده به خوبی بر نتیجه­ های آزمایشگاهی منطبق است.