催化甲烷热解的预测模型
材料科学
2024-06-14 v3 化学物理
摘要
甲烷热解为传统制氢方法提供了一种可扩展的替代方案，且避免了温室气体排放。然而，较高的操作温度限制了其工业规模的经济可行性。因此，一个主要的科学目标是寻找一种能降低操作温度的催化剂材料，使甲烷热解在经济上可行。在这项工作中，我们推导出了一个模型，该模型可以对可能的催化剂材料进行定性比较。该模型基于使用密度泛函理论计算的吸附能。共考虑了三十种不同的元素。甲烷热解反应中中间体分子的吸附能与碳的吸附能呈线性相关。此外，吸附能的绝对值随元素周期表中 区族数的减小而增大。对于 600 至 1200 K 的温度范围以及 归一化分压在 至 之间的范围，共有十八种不同的材料至少一次被确定为最佳催化剂。这表明催化剂的选择与反应器操作条件应良好匹配。本研究为未来利用机器学习算法对表面、合金成分和材料类别进行大规模研究奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2403.01618,
title = {A Predictive Model for Catalytic Methane Pyrolysis},
author = {Ulrich Pototschnig and Martin Matas and David Scheiblehner and David Neuschitzer and Robert Obenaus-Emler and Helmut Antrekowitsch and David Holec},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.01618},
year = {2024}
}