طراحی و بهینه سازی غشاء PSS/NaX برای خالص سازی هیدروژن با استفاده از کاتالیست Pd-SiO2

برای جداسازی هیدروژن از مخلوط های گازی غشاءجدید Pd-SiO2/PSS/NaX با استفاده از نانو زئولیت سدیم، NaX و بر پایه فولاد متخلخل، PSS طراحی و ساخته شد. در ابتدا نانو زئولیت سدیم به روش هیدروترمال سنتز و با استفاده از خلاء بر روی سطح فولاد متخلخل نشانده شد و در گام بعدی کاتالیست Pd-SiO2 سنتز و به روش سل-ژل بر روی پایه PSS/NaX رسوب داده شد. در نهایت کاربرد مجموعه Pd-SiO2/PSS/NaX برای تصفیه هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ساختار غشاء ساخته شده با استفاده از روش های آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس انجام شد. در طراحی آزمایش ها از برنامه Design Box-Behnken برای بررسی اثر متقابل پارامترهای ساخت و فرآیندی مانند مقادیر نانوزئولیت NaX (0.5 – 1.5 گرم)، درصد پالادیوم (5-15 درصد) ، اختلاف فشار (2-4 بار) و دما (350-450 سانتی گراد) و پارامترهای خروجی مربوطه شامل: شار نفوذ هیدروژن و انتخابپذیری H2/ N2 بر مبنای شرایط ایده آل، استفاده گردید. با بهینه سازی پارامترها، حداکثر شار نفوذ هیدروژن و بهترین انتخابپذیری به ترتیب برابر با mol / m2.s 0.235 و 950 تعیین شد. علاوه بر این عملکرد غشاء در برابر مخلوط گازهای هیدروژن و نیتروژن با نسبت های مختلف آنها و در شرایط بهینه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نقش موثر بهینه سازی همزمان پارامترهای ساخت و فرآیند برای افزایش عملکرد غشاءهای مبتنی بر پالادیوم برای تصفیه هیدروژن را نشان می دهد.