Photocatalytic hydrogen production from glycerol - preliminary study using Pt/TiO2 and Pd/TiO2 as catalysts

• Autorzy: Mikołajczyk K. , Stelmachowski M. , Gmurek M. , Zaleska A. , Diak M.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2015.9(1)014

Warianty tytułu

PL

Fotokatalityczna produkcja wodoru z gliceryny - badania wstępne z wykorzystaniem Pt/TiO2 oraz Pd/TiO2 jako katalizatorów

• Konferencja: ECOpole’14 Conference (15-17.10.2014, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Concern for the environment and the use of renewable energy sources are the two main priorities of energy policy combined with the environmental policy based on the principles of sustainable development. Many aspects should be taken into account in the case of energy production based on biomass/biofuels, in particular the possibility of additional by-products formation. When it comes to biodiesel production, the formation of huge amounts of surplus crude glycerol may be such a problem. The well-known, traditional methods of glycerol utilization are ineffective, which was proved by the big price drop in the glycerol market. High hopes to solve this problem are placed in new technologies: bio-conversion of glycerol to various chemicals or energy carriers and photocatalytic conversion to hydrogen. The paper presents the results of some preliminary studies of photocatalytic glycerol conversion to hydrogen. The investigation was focused on proper selection of catalysts and on the search for the optimum conditions of the photocatalytic process using TiO₂ doped with platinum or palladium (0.1, 0.5, 1 wt.%). The initial glycerol concentration in the solution was 4.5%. Photocatalysts were obtained by the sol-gel method. The effect of irradiation intensity was achieved by using 2-4 xenon lamps, the power of 75 W each. Gas product was analyzed by gas chromatography. The highest efficiency of hydrogen production (19.33 mmol/g of catalyst·h) was obtained for Pt doped TiO₂. The production rate of hydrogen depended on catalyst concentration, the amount of the noble metal in the catalysts, the concentration of glycerol in the solution and the intensity of irradiation.

PL

Efektywna produkcja energii oparta na biomasie/biopaliwach powinna uwzględniać wiele aspektów, w szczególności możliwość powstania dodatkowych produktów ubocznych. W przypadku produkcji biodiesla takim problemem może być zagospodarowanie dużych ilości odpadowej gliceryny powstającej w tym procesie. Dotychczas stosowane tradycyjne metody jej utylizacji okazują się nieefektywne, o czym świadczy duży spadek cen na rynku surowej gliceryny. Duże nadzieje jej korzystnego zagospodarowania wiązane są z nowymi technologiami - biokonwersją do różnych produktów chemicznych i energetycznych oraz fotokatalityczną konwersją do wodoru. W pracy przedstawiono badania przeprowadzone w celu selekcji katalizatorów, które mogą być wykorzystane do konwersji gliceryny, oraz znalezienia optymalnych warunków procesowych. Rozkład gliceryny badano, stosując jako katalizator TiO₂ domieszkowany platyną lub palladem (0,1, 0,5, 1% wag.). Stężenie gliceryny w roztworze wynosiło 4,5%. Fotokatalizatory otrzymano metodą zol-żel. Jako źródło światła wykorzystano od 2 do 4 lamp ksenonowych o mocy 75 W. Produkt gazowy analizowano metodą chromatografii gazowej. Najwyższą wydajność produkcji wodoru (19,33 mmola/g kat·h) otrzymano dla fotokatalizatora TiO₂ domieszkowanego 0,5% Pt. Efektywność generowania wodoru zależy od rodzaju katalizatora, jego stężenia w roztworze, zawartości metalu szlachetnego w katalizatorze, stężenia gliceryny oraz intensywności naświetlania.

Słowa kluczowe

EN

glycerol; hydrogen; photocatalysis

PL

gliceryna; wodór; fotokataliza

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 9, No. 1
• Strony: 111--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., wykr., tab., rys.

Twórcy

autor

Mikołajczyk K.

• Department of Safety Engineering, Faculty of Process and Environmental Engineering, Lodz University of Technology, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland, phone [phone]

autor

Stelmachowski M.

• Department of Safety Engineering, Faculty of Process and Environmental Engineering, Lodz University of Technology, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland, phone [phone]

autor

Gmurek M.

• Department of Bioprocess Engineering, Faculty of Process and Environmental Engineering, Lodz University of Technology, ul. Wólczańska 213, 90-924, Łódź, Poland

autor

Zaleska A.

• Department of Environmental Technology, Faculty of Chemistry, University of Gdansk, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, Poland

autor

Diak M.

• Department of Environmental Technology, Faculty of Chemistry, University of Gdansk, ul. Wita Stwosza 63, 80-308 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• [1] Gullapelli S, Kannekanti L, Valluri DK, Muthukonda VS, Machiraju S. Cobalt doped TiO2: A stable and efficient photocatalyst for continuous hydrogen production from glycerol: Water mixtures under solar light irradiation. Inter J Hydrogen En. 2013;38:9655-9664, DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.05.116.
• [2] Min LI, Yuexiang LI, Peng S, Gongxuan LU, Shuben LI. Photocatalytic hydrogen generation using glycerol wastewater over Pt/TiO2. Frontiers of Chem in China. 2009;4(1):32-38. DOI: 10.1007/s11458-009-0019-6.
• [3] Augugliaro V, El Nazer HAH, Loddo V, Mele A, Palmisano G, Palmisano L, et al. Partial photocatalytic oxidation of glycerol in TiO2 water suspensions. Catalysis Today. 2010;151:21-28. DOI: 10.1016/j.cattod.2010.01.022.
• [4] Daskalaki VM, Panagiotopoulou P, Kondarides DI. Production of peroxide species in Pt/TiO2 suspensions under conditions of photocatalytic water splitting and glycerol photoreforming. Chem Eng J. 2011;170:433-439. DOI: 10.1016/j.cej.2010.11.093.
• [5] Stelmachowski M, Marchwicka M, Grabowska E, Diak M, Zaleska A. The photocatalytic conversion of (Biodiesel Derived) glicerol to hydrogen - A short review and preliminary experimental results. Part 1: A review. J Adv Oxid Technol. 2014;17:167-178.