شبیه‌سازی سه‌بعدی تولید هیدروژن توسط تجزیه آمونیاک در یک رآکتور غشایی کاتالیزوری

تجزیه آمونیاک در یک رآکتور ترکیبی غشایی کاتالیتیک برای تولید هیدروژن با شبیه‌سازی عددی مورد مطالعه قرار گرفت. این فرآیند براساس تجزیه گرمایی NH [‏ ۳ ]‏ بی‌آب درون یک رآکتور با اندازه کوچک (‏۳۰ سانتی متر مکعب) ‏است که توسط کاتالیزگر Ni/Al2O3 پر شده‌است. واکنش با حضور هفت غشا لوله‌ای پوشیده شده با Pd به طول حدود ۲۰۳ میلی متر، با قطر خارجی ۱.۹۸ میلی متر، تشدید می‌شود، که با حذف هیدروژن از ناحیه واکنش، تجزیه NH۳ را به سمت محصولات تغییر می‌دهد. دینامیک سیال سیستم در یک مدل هندسی دو بعدی و سه‌بعدی اجرا شد. واکنش شکست آمونیاک در کاتالیزگر Ni/Al2O3 با استفاده از معادله تمکین پیژف، شبیه‌سازی شد.

Ammonia decomposition in an integrated Catalytic Membrane Reactor for hydrogen production was studied by numerical simulation. The process is based on anhydrous NH 3 thermal dissociation inside a small size reactor (30 cm 3 ), filled by a Ni/Al 2 O 3 catalyst. The reaction is promoted by the presence of seven Pd coated tubular membranes about 203 mm long, with an outer diameter of 1.98 mm, which shift the NH 3 decomposition towards the products by removing hydrogen from the reaction area. The system fluid-dynamics was implemented into a 2D and 3D geometrical model. Ammonia cracking reaction over the Ni/Al 2 O 3 catalyst was simulated using the Temkin–Pyzhev equation. Introductory 2D simulations were first carried out for a hypothetic system without membranes. Because of reactor axial symmetry, different operative pressures, temperatures and input flows were evaluated. These introductory results showed an excellent ammonia conversion at 550 °C and 0.2 MPa for an input flow of 1.1 m