مدل‌سازی فرایند ریفرمینگ گاز‌طبیعی با بخار آب در راکتور غشایی پالادیم ـ نقره برای تولید هیدروژن خالص

پیل‌های سوختی یکی از مهمترین مبدل‌های انرژی در آینده می‌باشند که از هیدروژن خالص، متانول و گاز طبیعی به عنوان خوراک استفاده می‌کنند. تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریسیته در پیل‌های سوختی فرایندی مستقیم است که بدون ایجاد آلودگی‎های زیست‌محیطی و صوتی انجام می‌شود. از این‌رو مطالعه‌ و مدل‌سازی راه‌های مختلف تولید و خالص‌سازی هیدروژن ضروری به نظر می‌رسد. یکی از مهمترین فرایند‌های 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 می‌آید.پژوهش‌های گسترده‌ای نیز بر روی راه‌های تولید مستقیم هیدروژن خالص با استفاده از غشاهای گوناگون انجام شده‌است. مطالعات گذشته نشان داده‌است 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 واکنشگر‌ها و گاز جاروب‌کننده (همسو و ناهمسو) بر‌روی میزان تبدیل متان، تولید هیدروژن و نسبت هیدروژن به کربن مونواکسید‌ تولیدی بررسی و شرایط بهینه‌ی عملیاتی به  ‌صورت کیفی تعیین شده‌است. مدل پیشنهادی با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی موجود در مراجع مورد ارزیابی قرار گرفته‌است. این ارزیابی نشان می‌ دهد که نتیجه‌ های مدل ارایه ‌شده به‌خوبی بر نتیجه‌ های آزمایشگاهی منطبق است.