WO2006045951A1 - Use of rare earth and metal mixed oxyhydrides for the conversion of alkanes into co and h2 at low temperature - Google Patents

Use of rare earth and metal mixed oxyhydrides for the conversion of alkanes into co and h2 at low temperature Download PDF

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WO2006045951A1
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Hanan Zarrou
Louise Duhamel
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Centre National De La Recherche Scientifique (C.N.R.S.)
Universite Des Sciences Et Technologies De Lille
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Definitions

  • the present invention relates to a process for converting alkanes to a mixture of CO and H 2 by a partial oxidation reaction.
  • This partial oxidation reaction can in particular be used to provide the anode of a SOFC type fuel cell with a mixture of CO and H 2 , from an alkane such as methane present in natural gas or else still from cycloalkanes.
  • This partial oxidation reaction is used in particular for the preparation of hydrogen from alkanes, in particular from methane, which is the alkane which is the most interesting in this respect, insofar as it has the highest H-ratio. /VS.
  • the partial oxidation reaction is used in particular to convert the natural gas, rich in methane, into a mixture of CO and H 2 (so-called "synthesis gas").
  • the partial oxidation reaction of the alkanes is generally conducted in the presence of a catalyst.
  • catalysts many types have been proposed, including catalysts based on supported metals or even catalysts of the metal oxide type. Some of these catalysts have proven interesting in terms of conversion ⁇ _jje alkane and selectivity, hydrogen formed. Nevertheless, to obtain such a catalytic activity, the use of high temperatures is most often required. Thus, Really interesting catalytic activities are rather obtained by implementing temperatures of the order of 700 to 800 ° C.
  • a particular use of the partial oxidation reaction of alkanes in a mixture of CO and H 2 is that of fuel cells, in particular fuel cells of SOFC type (solid oxide electrolyte fuel cell).
  • Fuel cells use an anode reduction reaction of hydrogen.
  • the hydrogen used in this context is introduced as such into the cell, which requires a large amount of hydrogen storage.
  • another technology has been developed, which consists in introducing into the cell not hydrogen but an alkane type fuel (in particular natural gas, rich in methane), which is converted in situ to syngas (CO + H 2 ), thereby providing the anode with the hydrogen necessary for the reduction reaction.
  • fuel cells employing a device of the steel plate reactor type envisaged for example in J. Electrochem. Soc. 149, vol. 7, p.59 (2002), are generally used at temperatures of the order of 500 ° C at most, temperatures at which most catalysts of the partial oxidation of alkanes currently known have poor catalytic activities.
  • An object of the present invention is to provide a process for converting alkanes to H 2 and CO, which is economically interesting and is at least as effective as current processes in terms of alkane conversion and selectivity of the alkane. hydrogen formation, but at a lower temperature.
  • the object of the invention is in particular to provide a process for conversion of alkane into an effective hydrogen which is suitable for use within a fuel cell, in particular in a fuel cell.
  • SOFC type fuel without requiring high working temperatures.
  • the present invention proposes the use of a material based on a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth to catalyze a partial oxidation reaction of an alkane in a mixture of H 2 and CO, at a temperature below 200 ° C.
  • rare earth is meant, in the sense of the present description, an element selected from the group consisting of scandium, yttrium and lanthanides, the lanthanides being the elements of atomic number between 57 and 71, namely elements ranging from lanthanum to lutetium, inclusively.
  • the term "oxyhydride mixte- at least ⁇ ⁇ a rare earth and at least one metal element other than rare earth” refers to a solid which comprises metal cations of one or more rare earths, metal cations of one or more metallic elements other than rare earth, O 2 - anions and hydride ions.
  • this mixed oxyhydride has the structure of an intermetallic oxide of the rare earth (s) and of the metallic element (s) and further comprises hydride ions at within anionic gaps of the crystalline lattice of this intermetallic oxide.
  • the oxyhydride used according to the invention may also be a mixture of several distinct metal oxides based on the rare earth (s) and the other metallic element (s), where all or a portion of these oxides include hydride ions within anionic gaps of their lattice.
  • the mixed oxyhydrate preferably contains at least one oxyhydride of the rare earth (s) ( s), namely an oxide of the rare earth (s) including hydride ions within anionic gaps of its crystal lattice.
  • the mixed oxyhydride may consist of a mixture of several oxyhydrides, this mixture being, for example, in the form of oxyhydride crystallites based on the metallic element (s) other (s). ) that rare earths dispersed within a matrix based on an oxyhydride of the rare earth (s).
  • the mixed oxyhydride may also be based on a mixture comprising, on the one hand, oxyhydrides and, on the other hand, oxides that do not comprise hydride ions.
  • the oxyhydrides advantageously comprise one or more oxyhydrides based on the rare earth (s) and an oxide based on the other metallic element (s).
  • the catalyst may for example comprise oxide crystallites based on the element (s) metal (s) other (s) that rare earths dispersed within a matrix based on an oxyhydride of the rare earth (s).
  • conversion rate of the alkane in a partial oxidation reaction of an alkane is meant, in the sense of the present description, the following ratio C (expressed as a percentage):
  • N f a i ca n e represents the number of moles of alkane remaining after the reaction
  • N f H2 represents the number of moles of hydrogen formed during the reaction.
  • the inventors have in fact found that by using a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth, it is possible to obtain conversions of alkanes which may be greater than 50%, for example greater than or equal to 60%, and most often greater than or equal to 70%, with, at the same time, hydrogen selectivities formed of up to 50%, or even at least 70%, and even 80% at temperatures below 200 ° C.
  • a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth may be used to catalyze a partial oxidation reaction of an alkane into a mixture of H2 and CO at a temperature of between 10 ° C and 200 ° C, obtaining both high values of alkane conversion and hydrogenated selectivity formed.
  • interesting results are obtained for temperatures greater than or equal to 50 ° C., and even more so for temperatures greater than or equal to 100 ° C.
  • the temperature of implementation of the partial oxidation reaction is greater than 200 0 C for interesting catalytic properties are observed.
  • very advantageous properties are obtained for example at temperatures between 15 and 18O 0 C.
  • partial oxidation reactions conducted at temperatures of the order of 15 to 100 ° C lead to obtaining interesting results. in terms of alkane conversion and selectivity to formed hydrogen.
  • the work of the inventors has made it possible to establish that advantageous results are in particular observed when the oxyhydride used is obtained by treating with hydrogen a dried or calcined mixture of oxides and / or hydroxides of the ( or rare earth (s) and metal element (s) other than rare earths.
  • step (B) subjecting the hydroxide mixture of step (A) to drying and / or heat treatment;
  • step (C) contacting the solid from step (B) with hydrogen.
  • the "hydroxide mixture" formed in step (A) may, in general, be any mixture comprising metal cations of the (or) rare earth (s) and the metallic element (s) other than rare earths and OH ' ions, this mixture possibly being, for example, a mixed intermetallic hydroxide or a physical mixture of several metal hydroxides.
  • the hydroxide mixture produced in step (A) is an intermetallic hydroxide of the rare earth (s) and of the metallic element (s) other (s). ) only rare earths.
  • step (A) is carried out by performing a coprecipitation of metal salts of the rare earth (s) and of the metallic element (s) other than rare earths in a basic medium, in general, by adding an aqueous or aqueous-alcoholic solution of the metal salts corresponding to a base, in particular of the amine type (for example triethylamine).
  • the metal salts used are advantageously nitrates.
  • the hydroxide mixture of step (A) is obtained by coprecipitation in a basic medium
  • the hydroxide mixture obtained is most often recovered by filtration, and is then advantageously washed, for example by water and / or by an alcohol (methanol or ethanol for example), this washing being, where appropriate, preferably carried out with a water / alcohol mixture, for example a water / methanol mixture.
  • Step (B) may, according to a particular embodiment, consist of a simple drying of the hydroxide mixture obtained in step (A).
  • step (B) comprises a heat treatment of the hydroxide mixture. If appropriate, this heat treatment is advantageously preceded by a step of drying the hydroxide mixture, in particular to allow a homogeneous temperature rise during the heat treatment.
  • this heat treatment is carried out by bringing the mixture of hydroxides of step (A) to the calcination temperature with a Controlled temperature rise gradient, this temperature rise gradient being advantageously between 10 ° C per hour and 500 ° C per hour, and preferably between 25 ° C per hour and 100 ° C per hour.
  • step (C) the inventors have demonstrated that the solid obtained at the end of step (B) behaves as a "hydrogen reservoir" particularly capable of incorporating hydride ions in its crystalline structure when it is brought into contact with hydrogen.
  • the work of the inventors makes it possible to argue that the catalytic properties obtained for the oxyhydride are all the more interesting as the quantity of hydride ions incorporated in the solid during step (C ) is high.
  • the inventors have demonstrated that there is an optimum treatment temperature in step (C), to obtain a maximum incorporation of hydride ions. This optimum temperature depends on the nature of the rare earth (s) and other metallic element (s) other than rare earths. It can easily be determined for a given solid by observing the amount of hydrogen absorbed by the solid at different temperatures. As a general rule, this optimum temperature is between 25 ° C. and 1000 ° C., and most often between 150 ° and 350 ° C.
  • step (C) is carried out at a temperature of the order of the above-mentioned optimum temperature allowing a maximum incorporation of hydride ions into the catalyst.
  • step (C) is typically conducted at a temperature of between 25 ° C. and 500 ° C., for example between 150 ° C. and 35 ° C., for example between 180 and 250 ° C. (typically at a temperature of the order of 200 ° C).
  • the mixed oxide used according to the invention can also be obtained according to a process comprising the following steps: (A ') depositing a mixture based on hydroxides of the rare earth (s) on an oxide support of the metallic element (s) other (s) that rare earths;
  • step (B ') subjecting the supported hydroxide mixture of step (A') to drying and / or heat treatment;
  • step (C) contacting the solid from step (B) with hydrogen.
  • steps (B ') and (C) are advantageously carried out under the same temperature conditions as the steps (B) and (C) above.
  • the mixed oxyhydride used according to the invention advantageously has a molar ratio rare earth (s) / other (s) element (s) metal (s) between 1: 0 , 01 and 1: 10, this ratio being preferably between 1: 0.05 and 1: 6.
  • the mixed oxyhydride used according to the invention corresponds to the general formula (I) below:
  • T represents a rare earth, or a mixture of rare earths, T being advantageously cerium or a mixture of rare earths comprising cerium;
  • M denotes a metallic element, or a mixture of metallic elements, other than a rare earth, M being advantageously chosen from the elements Zr, Al, Ni, Pt, Pd, Cu, Mn, Fe, Cr, Co, Rh, Ru, Ir, Os, Mo, V, Ti, W, Au, Zn, Nb, and mixtures thereof;
  • a is between 0.01 and 10, for example between 0.02 and 8 (typically between 0.05 and 6);
  • x is between 1 and 10; and - is between 0.1 and 100.
  • T represents a rare earth, or a mixture of rare earths
  • M 1 denotes a metal chosen from Zr or Al
  • M 2 denotes a metallic element, or a mixture of metallic elements, other than zirconium, aluminum and rare earths, for example Ni, Pt, Pd, Cu, Mn, Fe, Cr, Co, Rh, Ru 1 Ir, Os,
  • M 2 being advantageously nickel, or alternatively platinum or palladium (where nickel is preferred, because less expensive);
  • - ai is between 0 and 1;
  • - a2 is between 0.01 and 10, a2 being generally less than or equal to 8, a2 being most often between 0.05 and 5;
  • x is between 1 and 10;
  • - is between 0.1 and 100.
  • the mixed oxyhydride used corresponds to the general formula (IIa) below:
  • T advantageously represents cerium.
  • the mixed oxyhydride advantageously corresponds to the following formula (IIa-1):
  • the mixed oxyhydride has the following formula (Ila-2):
  • This Zr is Ni 2 O x H y (11a-2) in which a 1, a 2, x and y have the abovementioned meanings, where ai is preferably between 0.4 and 0.6, and a2 is preferably between 0 and , 5 and 5.
  • the oxyhydride used may advantageously be a ternary oxyhydride of cerium, zirconium and nickel having the following general formula (IIa-3): This Zr o , 5 Ni a 2 O x H y (11a-3) in wherein a2, x and y have the abovementioned meanings, a2 being preferably between 1 and 5.
  • the mixed oxyhydride used corresponds to the general formula (IIb) below: Al f a1 a2 * M O x H y (Hb) wherein
  • T advantageously represents cerium and the mixed oxyhydride (Hb) according to this second variant preferably corresponds to the following formula (IIb-1): This Al a1 a2 M 2 O x Hy (b-1) wherein M 2, ai, a2, x and y have the abovementioned meanings.
  • the mixed oxyhydride has the following formula (IIb-2):
  • the oxyhydride used in this embodiment may advantageously be a ternary oxyhydride cerium, aluminum and nickel, having the general formula (IIb-3): This Alo, 5 Ni 32 O x H y (IIb- 3) in which a2, x and y have the abovementioned meanings, a2 being preferably between 1 and 5.
  • a2 1 or 3.
  • the mixed oxyhydride used corresponds to the general formula (II) below:
  • the oxyhydride used in this embodiment may advantageously be a binary oxyhydride cerium and nickel having the general formula (llc-2): This Ni 32 O x Hy (llc-2) wherein a2, x and y have the abovementioned meanings, a2 being preferably between 0.05 and 2, for example between 0.1 and 1 and typically between 0.2 and 0.8.
  • the oxyhydrides of the present invention are particularly useful for converting alkanes to a mixture of CO and H 2 at low temperatures.
  • the present invention specifically relates to the use of the oxyhydrides of the invention for converting methane, for example methane contained in natural gas, into a mixture of CO and H 2, in the aforementioned temperature ranges, advantageously between 10 and 200 0 C, and preferably at a temperature below 180 0 C, more preferably at a temperature below 15O 0 C, and typically between 15 and 100 0 C, by example between 50 and 100 ° C.
  • the subject of the present invention is also the use of the oxyhydrides of the invention for converting a cycloalkane, for example cyclohexane or a mixture containing it, into a mixture of CO and H 2 in the aforementioned temperature ranges, and preferably at a temperature below 200 0 C, for example at a temperature between 15 and 100 ° C.
  • the oxyhydrides of the invention are advantageous for implementation within a fuel cell, in particular within a SOFC type fuel cell.
  • the subject of the invention is in particular a method for generating a current or an electrical voltage by means of a fuel cell, most often an SOFC-type cell, where said fuel cell comprises , as anode, a material based on a mixed oxyhydride of at least one rare earth and au.
  • the fuel cell is used by supplying an alkane at said anode at an operating temperature of less than 200 ° C, the method being able to be used in the aforementioned low temperature ranges, for example at temperatures below 180 ° C, especially at less than 150 ° C, and typically between 15 and 100 ° C, for example between 25 and 100 ° C.
  • the invention also relates to fuel cells, in particular of the SOFC type, for the implementation of the aforementioned method, these fuel cells comprising: - an anode to. base of a mixed oxyhydride-d -'- at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth as defined above; and
  • the anode may consist essentially of mixed oxyhydride.
  • the anode comprises said mixed oxyhydride in the state supported on a solid support, in particular a support based on an inorganic oxide, such as, for example a silica support.
  • the fuel cells of the invention generally further include means for controlling the operating temperature at a temperature below 200 ° C, and preferably within the temperature ranges, for example between-15-and-1-00 - G.
  • the invention also relates to more specific fuel cells, intended to operate at ambient temperature (typically at temperatures between 10 and 50.degree. example between 15 ° C and 30 ° C), which are devoid of heating means.
  • ambient temperature typically at temperatures between 10 and 50.degree. example between 15 ° C and 30 ° C
  • the oxyhydrides of the invention which have acceptable catalytic properties, or very good in some cases, allow the preparation of such fuel cells, in particular SOFC type, operating at very low temperatures.
  • catalysts (1A to 1F) based on ternary oxyhydrides of cerium, zirconium and nickel having a zirconium / cerium molar ratio of 0.5 and different nickel / cerium molar ratios were prepared.
  • these catalysts are based on an oxyhydride of formula CeZro , Ni a2 ⁇ x H y (formula IIIa-3) , having different values of a2 which are indicated in Table 1 below.
  • These catalysts 1A to 1F were prepared according to the following steps 1.1 to 1.3:
  • the solution obtained at the end of the mixture was added dropwise to a volume V2 of a solution of triethylamine at 1.5M in methanol.
  • the volume V2 used in each case is reported in Table 1 below. During this addition, the formation of a precipitate of metal hydroxides was observed.
  • the hydroxide mixture thus formed was recovered by filtration (porosity filter 3) and then washed and rinsed with a total volume equivalent to the volume recovered, and this time with water and methanol.
  • the washed hydroxide mixture obtained at the end of the preceding step was dried at 120 ° C. in an oven for 12 hours. A solid was then obtained which was then ground in a mortar in the form of a fine powder. Except in the case of the preparation of catalyst 1 B, the powder obtained after the preceding grinding was then heated to 500 ° C in air, with a temperature rise rate of 30 ° C. per hour. The solid was kept at 500 ° C for 4 hours, after which it was allowed to cool to room temperature.
  • the catalysts subjected to the calcination step will be referred to herein as "calcined" catalysts as opposed to "dried" catalyst 1B.
  • step 1.2 The solid resulting from step 1.2 was then treated under a flow of hydrogen at a temperature of 200 ° C. for 12 hours, whereby the catalyst was obtained in the activated state, ready for implementation in the partial oxidation reaction of an alkane.
  • Catalyst 1C comprises the oxyhydride in the state supported on silica.
  • Two ternary oxyhydride catalysts (2A and 2B) of cerium, aluminum and nickel having an aluminum / cerium molar ratio of 0.5 and two distinct nickel / cerium molar ratios were prepared. These catalysts are based on an oxyhydride of formula CeAllo, 5Ni a 2 ⁇ x H y ⁇ (formula IIb -3), having different values of a2 which are specified in Table 2 below. These catalysts 2A and 2B were prepared according to the following steps 2.1 to 2.3: •
  • a solution of nitrates of cerium, aluminum and nickel was made by mixing: (i) 20 ml of a 0.5M aqueous solution of cerium nitrate;
  • the hydroxide mixture thus formed was recovered by filtration (porosity filter 3) and then washed and rinsed with a total volume equivalent to the volume recovered, and this time with water and methanol.
  • the powder obtained after the preceding grinding was then heated to 500 ° C. in air, with a temperature rise rate of 30 ° C. per hour.
  • the solid was kept at 500 ° C for 4 hours, after which it was allowed to cool to room temperature.
  • step 2.2 The solid resulting from step 2.2 was then treated under a flow of hydrogen at a temperature of 200 ° C. for 12 hours, whereby the catalyst in the activated state, ready for implementation in the partial oxidation reaction of an alkane.
  • a solution of nitrates of cerium, zirconium and nickel was made by mixing: (i) 20 ml of a 0.5M aqueous solution of cerium nitrate; and
  • the solution obtained at the end of the mixture was added dropwise to a volume V 2 of a solution of triethylamine at 1.5M in methanol.
  • the volume V2 used in each case is reported in Table 3 below. During this addition, the formation of a precipitate of metal hydroxides was observed.
  • the hydroxide mixture thus formed was recovered by filtration (porosity filter 3) and then washed and rinsed with a total volume equivalent to the volume recovered, and this time with water and methanol.
  • the washed hydroxide mixture obtained at the end of the preceding step was dried at 120 ° C. in an oven for 12 hours. A solid was then obtained which was then ground in a mortar in the form of a fine powder.
  • the powder obtained after the preceding grinding was then heated to 500 ° C. in air, with a temperature rise rate of 30 ° C. per hour.
  • the solid was kept at 500 ° C for 4 hours, after which it was allowed to cool to room temperature.
  • step 3.2 The solid from step 3.2 was then treated in a stream of hydrogen cTu ⁇ ê the temperature 10 '0 0 C for 12 hours, whereby the ready catalyst was obtained for its implementation in the reaction of partial oxidation of an alkane.
  • the different characteristics of the catalysts 3A to 3E and of their method of preparation are reported in Table 3 below.
  • Catalysts 1A to 1F 1 2A, 2B and 3A to 3E obtained in the preceding examples, were used to catalyze the partial oxidation reaction of methane in a mixture of H 2 and CO.
  • reaction was carried out by circulating, in a stainless steel fixed bed reactor containing 200 mg of catalyst, a gaseous flow based on a mixture of CH 4 , O 2 and N 2 , with a CH 4 : O 2 : N 2 molar ratio of 3: 1: 3.
  • the catalyst is deposited in the reactor on a bed of inert carborundum (SiC) organized in a succession of layers of decreasing grain diameter (bed of about- ⁇ em ⁇ -volumet), comprising a first grain diameter layer equal to 2.38 mm (volume: 2 cm 3 ), a second layer grain diameter equal to 1, 19 mm (volume: 1.5 cm 3 ) and a third layer grain diameter equal to 0.48 mm (This third layer contains an inert volume of carborundum equal to that of the catalyst, mixed with the catalyst)).
  • SiC inert carborundum
  • the hydrogen treatment steps 1.3, 2.3 and 3.3 of Examples 1 to 3 are carried out within the tubular reactor which is used for the partial oxidation reaction. Following the hydrogen treatment, the reactor is purged with a stream of helium for 30 minutes before the introduction of the reactive gas mixture for the partial oxidation reaction.
  • the gas flow leaving the reactor is analyzed by gas chromatography using a "Shimatdzu GC 9" chromatograph associated with an interface allowing the treatment of FID and katharometer signals, using the data software to establish and process the chromatogram.
  • This analysis reveals the presence of H2, CO, N 2 O 2, CH 4 and CO 2 in the reactor outlet.
  • the conversion of CH 4 and oxygen as well as the selectivity into the various products formed are calculated, in equilibrium by the following formulas:
  • H 2 d f, d f o2, f d f C co and o2 represent the methane flow, H 2, O 2, CO and CO 2 in the reactor outlet.

Abstract

The invention relates to the use of a material made from a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metallic element other than a rare earth, for the catalysis of a partial oxidation reaction of an alkane to give a mixture of H<SUB>2</SUB> and CO at a temperature below 200° C. The invention further relates to fuel cells which may be used at low temperature using said reaction.

Description

Utilisation d'oxyhydrures mixtes de terre rare et de métal pour la conversion d'alcanes en CO et H2 à basse températureUse of mixed rare earth metal oxyhydrides for the conversion of alkanes to CO and H 2 at low temperatures
La présente invention a trait à un procédé de conversion d'alcanes en un mélange de CO et H2 par une réaction d'oxydation partielle. Cette réaction d'oxydation partielle est en particulier utilisable pour fournir à l'anode d'une pile à combustible de type SOFC un mélange de CO et H2, à partir d'un alcane tel que le méthane présent dans le gaz naturel ou bien encore à partir de cycloalcanes.The present invention relates to a process for converting alkanes to a mixture of CO and H 2 by a partial oxidation reaction. This partial oxidation reaction can in particular be used to provide the anode of a SOFC type fuel cell with a mixture of CO and H 2 , from an alkane such as methane present in natural gas or else still from cycloalkanes.
L'oxydation partielle d'un alcane est une réaction bien connue, dont l'équation bilan peut s'écrire sous la forme suivante :The partial oxidation of an alkane is a well-known reaction, whose balance equation can be written in the following form:
CnH2n+2 + (n/2) O2 → (n+1) H2 + n CO (CnH2n + (n/2) O2 → n H2 + n CO, dans le cas d'un cycloalcane)C n H 2n + 2 + (n / 2) O 2 → (n + 1) H 2 + n CO (C n H 2n + (n / 2) O 2 → n H 2 + n CO, in the case of a cycloalkane)
Pour plus de détails concernant cette réaction, on pourra notamment se reporter à Science, vol. 259, p.343 (1993) ou à Nature, vol. 344, p. 319 (1990).For more details on this reaction, see in particular Science, vol. 259, p. 343 (1993) or Nature, vol. 344, p. 319 (1990).
Cette réaction d'oxydation partielle est en particulier utilisée pour la préparation d'hydrogène à partir d'alcanes, notamment à partir du méthane qui est l'alcane le plus intéressant à cet égard, dans la mesure où il présente le plus fort rapport H/C. Ainsi, la réaction d'oxydation partielle est notamment employée pour convertir le gaz naturel, riche en méthane, en un mélange de CO et H2 (mélange dit "gaz de synthèse").This partial oxidation reaction is used in particular for the preparation of hydrogen from alkanes, in particular from methane, which is the alkane which is the most interesting in this respect, insofar as it has the highest H-ratio. /VS. Thus, the partial oxidation reaction is used in particular to convert the natural gas, rich in methane, into a mixture of CO and H 2 (so-called "synthesis gas").
Quelle que soit son utilisation, la réaction d'oxydation partielle des alcanes est généralement conduite en présence d'un catalyseur. Dans ce cadre, de nombreux types de catalyseurs ont été proposés, notamment des catalyseurs à base de métaux supportés ou bien encore des catalyseurs de type oxydes métalliques. Certains de ces catalyseurs se sont révélés intéressants en termes de conversionι_jje l'alcane et de sélectivité, en hydrogène formé. Néanmoins, pour obtenir une telle activité catalytique, la mise en œuvre de températures élevées est le plus souvent requise. Ainsi, des activités cataiytiques réellement intéressantes sont plutôt obtenues en mettant en œuvre des températures de l'ordre de 700 à 8000C.Whatever its use, the partial oxidation reaction of the alkanes is generally conducted in the presence of a catalyst. In this context, many types of catalysts have been proposed, including catalysts based on supported metals or even catalysts of the metal oxide type. Some of these catalysts have proven interesting in terms of conversionι_jje alkane and selectivity, hydrogen formed. Nevertheless, to obtain such a catalytic activity, the use of high temperatures is most often required. Thus, Really interesting catalytic activities are rather obtained by implementing temperatures of the order of 700 to 800 ° C.
Une utilisation particulière de la réaction d'oxydation partielle des alcanes en un mélange de CO et d'H2 est celui des piles à combustibles, en particulier les piles à combustibles de type SOFC (pile à combustible à électrolyte oxyde solide).A particular use of the partial oxidation reaction of alkanes in a mixture of CO and H 2 is that of fuel cells, in particular fuel cells of SOFC type (solid oxide electrolyte fuel cell).
Les piles à combustibles mettent en œuvre, au niveau de leur anode, une réaction de réduction de l'hydrogène. Classiquement, l'hydrogène utilisé dans ce cadre est introduit en tant que tel dans la pile, ce qui nécessite un stockage d'hydrogène en quantité importante. Notamment pour éviter un tel stockage d'hydrogène, une autre technologie a été développée, qui consiste à introduire dans la pile non pas de l'hydrogène, mais un combustible de type alcane (notamment du gaz naturel, riche en méthane), qui est converti in situ en gaz de synthèse (CO+H2), fournissant ainsi à l'anode l'hydrogène nécessaire à la réaction de réduction.Fuel cells use an anode reduction reaction of hydrogen. Conventionally, the hydrogen used in this context is introduced as such into the cell, which requires a large amount of hydrogen storage. In particular, to avoid such storage of hydrogen, another technology has been developed, which consists in introducing into the cell not hydrogen but an alkane type fuel (in particular natural gas, rich in methane), which is converted in situ to syngas (CO + H 2 ), thereby providing the anode with the hydrogen necessary for the reduction reaction.
Pour convertir le combustible de type alcane en gaz de synthèse au sein de la pile à combustible, un procédé utilisé est celui du réformage, qui met en œuvre des réactions endothermiques, du type suivant :To convert the alkane fuel into synthesis gas within the fuel cell, a method used is that of the reforming, which implements endothermic reactions, of the following type:
CnH2n+2 + n CO2 → (n+1) H2 + 2n CO (réformage sec) CnH2n+2 +n H2O → (2n+1) H2 + n CO (réformage vapeur)C n H 2n + 2 + n CO 2 → (n + 1) H 2 + 2n CO (dry reforming) C n H 2n + 2 + n H 2 O → (2n + 1) H 2 + n CO (steam reforming )
Compte tenu du caractère endothermique de ces réactions, les procédés de réformage présentent l'inconvénient majeur de nécessiter la mise en œuvre d'une énergie importante, ce qui se répercute notamment en termes de coûts du procédé. Aux procédés de réformage précités, on préfère donc des procédés mettant en œuvre une oxydation partielle du combustible, qui présente l'avantage d'être exothermique, et donc d'exiger un apport d'énergie moindre queτlans les réactiOrïs~deπ"étorrήagë7Given the endothermic nature of these reactions, the reforming processes have the major disadvantage of requiring the implementation of significant energy, which is reflected in particular in terms of process costs. To the above-mentioned reforming processes, processes are therefore preferably used which implement a partial oxidation of the fuel, which has the advantage of being exothermic, and therefore requires a lower energy input than the reactiOrïss ~ deπ "étorrήagë7
Cela étant, les procédés développés dans ce cadre nécessitent la mise en œuvre de températures élevées, typiquement bien supérieures à 6000C, pour obtenir une conversion efficace de l'alcane associée à une sélectivité importante de formation de l'hydrogène.However, the processes developed in this context require the implementation of high temperatures, typically well above 600 0 C, to obtain efficient conversion of the alkane associated with a high selectivity of formation of hydrogen.
Ces températures importantes sont susceptibles de conduire à la formation de carbone (phénomène de cokage), ce qui peut empoisonner le catalyseur, ou plus simplement, encrasser la pile et nuire à son efficacité.These high temperatures are likely to lead to the formation of carbon (coking phenomenon), which can poison the catalyst, or more simply, clog the battery and impair its effectiveness.
De plus, la nécessité de mettre en œuvre des températures élevées interdit la mise en œuvre de certaines technologies pour les piles à combustibles. Ainsi, par exemple, des piles à combustible mettant en œuvre un dispositif de type réacteur à plaques en acier, envisagées par exemple dans J. Electrochem. Soc. 149, vol. 7, p.59 (2002), sont en général utilisées à des températures de l'ordre de 5000C au plus, températures auxquelles la plupart des catalyseurs de l'oxydation partielle des alcanes actuellement connus ont des activités catalytiques médiocres.In addition, the need to implement high temperatures prohibits the implementation of certain technologies for fuel cells. Thus, for example, fuel cells employing a device of the steel plate reactor type, envisaged for example in J. Electrochem. Soc. 149, vol. 7, p.59 (2002), are generally used at temperatures of the order of 500 ° C at most, temperatures at which most catalysts of the partial oxidation of alkanes currently known have poor catalytic activities.
Il existe de rares documents décrivant des catalyses réalisées à moins de 500°C. Par exemple, le brevet US 5^1-1 ,927 décrit des oxydations partielles conduites entre 2000C et 10000C.There are rare documents describing catalysts made at less than 500 ° C. For example, US Pat. No. 5,111,927 discloses partial oxidation conducted between 200 ° C. and 1000 ° C.
Un enjeu important serait l'obtention de piles à combustibles mettant en œuvre la réaction d'oxydation partielle d'alcane capables de fonctionner à des températures encore plus faibles, par exemple entre 15 et 2000C, et de préférence à température ambiante (typiquement entre 15 et 300C), ce que les catalyseurs actuellement utilisés pour la réaction d'oxydation partielle d'alcane ne permettent pas d'obtenir avec une efficacité acceptable.An important issue would be obtaining fuel cells implementing the partial oxidation reaction of alkane capable of operating at even lower temperatures, for example between 15 and 200 0 C, and preferably at room temperature (typically between 15 and 30 ° C.), which catalysts currently used for the partial oxidation reaction of alkane do not make it possible to obtain with an acceptable efficiency.
Un but de la présente invention est de fournir un procédé de conversion d'alcanes en H2 et CO, qui soit économiquement intéressant et qui soit au moins aussi efficace que les procédés actuels en termes de conversion de l'alcane et de sélectivité de la formation d'hydrogène, mais à plus basse température.An object of the present invention is to provide a process for converting alkanes to H 2 and CO, which is economically interesting and is at least as effective as current processes in terms of alkane conversion and selectivity of the alkane. hydrogen formation, but at a lower temperature.
Dans ce cadre, l'invention se fixe en particulier pour but de fournir un procédé de conversion d'alcane en hydrogène efficace qui soit adapté à une mise en œuvre au sein d'une pile à combustible, notamment dans une pile à combustible de type SOFC, sans nécessiter des températures de travail élevées.In this context, the object of the invention is in particular to provide a process for conversion of alkane into an effective hydrogen which is suitable for use within a fuel cell, in particular in a fuel cell. SOFC type fuel, without requiring high working temperatures.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention propose l'utilisation d'un matériau à base d'un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare pour catalyser une réaction d'oxydation partielle d'un alcane en un mélange de H2 et CO, à une température inférieure à 2000C.For this purpose, according to a first aspect, the present invention proposes the use of a material based on a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth to catalyze a partial oxidation reaction of an alkane in a mixture of H 2 and CO, at a temperature below 200 ° C.
Par "terre rare", on entend, au sens de la présente description, un élément choisi parmi le groupe constitué par le scandium, l'yttrium et les lanthanides, les lanthanides étant les éléments de numéro atomique compris entre 57 et 71 , à savoir les éléments allant du lanthane au lutécium, de façon inclusive.By "rare earth" is meant, in the sense of the present description, an element selected from the group consisting of scandium, yttrium and lanthanides, the lanthanides being the elements of atomic number between 57 and 71, namely elements ranging from lanthanum to lutetium, inclusively.
Par ailleurs, au sens de la présente description, le terme "oxyhydrure mixte- d'au moins~une~terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare" désigne un solide qui comprend des cations métalliques d'une ou plusieurs terres rares, des cations métalliques d'un ou plusieurs éléments métalliques autre qu'une terre rare, des anions O2" et des ions hydrures.Moreover, the meaning of the present description, the term "oxyhydride mixte- at least ~ ~ a rare earth and at least one metal element other than rare earth" refers to a solid which comprises metal cations of one or more rare earths, metal cations of one or more metallic elements other than rare earth, O 2 - anions and hydride ions.
Selon un premier mode de réalisation, cet oxyhydrure mixte a la structure d'un oxyde intermétallique de la ou des terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métallique(s) et comprend en outre des ions hydrures au sein de lacunes anioniques du réseau cristallin de cet oxyde intermétallique.According to a first embodiment, this mixed oxyhydride has the structure of an intermetallic oxide of the rare earth (s) and of the metallic element (s) and further comprises hydride ions at within anionic gaps of the crystalline lattice of this intermetallic oxide.
Alternativement, l'oxyhydrure utilisé selon l'invention peut également être un mélange de plusieurs oxydes métalliques distincts à base de la ou des terre(s) rare(s) et du ou des autres élément(s) métallique(s), où tout ou partie de ces oxydes comprennent des ions hydrures au sein de lacunes anioniques de leur_ réseau cr]stalljn._Le__cas .échéant,, ljoxyh.ydrure_-mixte-contient de- préférence au moins un oxyhydrure de la ou des terre(s) rare(s), à savoir un oxyde de la ou des terre(s) rare(s) incluant des ions hydrures au sein de lacunes anioniques de son réseau cristallin. Ainsi, selon une variante, l'oxyhydrure mixte peut être constitué d'un mélange de plusieurs oxyhydrures, ce mélange étant par exemple sous la forme de cristallites d'oxyhydrures à base du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares dispersés au sein d'une matrice à base d'un oxyhydrure de la ou des terre(s) rare(s).Alternatively, the oxyhydride used according to the invention may also be a mixture of several distinct metal oxides based on the rare earth (s) and the other metallic element (s), where all or a portion of these oxides include hydride ions within anionic gaps of their lattice. Preferably, the mixed oxyhydrate preferably contains at least one oxyhydride of the rare earth (s) ( s), namely an oxide of the rare earth (s) including hydride ions within anionic gaps of its crystal lattice. Thus, according to one variant, the mixed oxyhydride may consist of a mixture of several oxyhydrides, this mixture being, for example, in the form of oxyhydride crystallites based on the metallic element (s) other (s). ) that rare earths dispersed within a matrix based on an oxyhydride of the rare earth (s).
Selon une autre variante possible, l'oxyhydrure mixte peut également être à base d'un mélange comprenant d'une part des oxyhydrures et d'autre part des oxydes ne comprenant pas d'ions hydrures. Le cas échéant, les oxyhydrures comprennent avantageusement un ou plusieurs oxyhydrures à base de la ou des terre(s) rare(s) et un oxyde à base du ou des autres élément(s) métallique(s). Selon ce mode particulier, le catalyseur peut par exemple comprendre des cristallites d'oxydes à base du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares dispersés au sein d'une matrice à base d'un oxyhydrure de la ou des terre(s) rare(s).According to another possible variant, the mixed oxyhydride may also be based on a mixture comprising, on the one hand, oxyhydrides and, on the other hand, oxides that do not comprise hydride ions. Where appropriate, the oxyhydrides advantageously comprise one or more oxyhydrides based on the rare earth (s) and an oxide based on the other metallic element (s). According to this particular mode, the catalyst may for example comprise oxide crystallites based on the element (s) metal (s) other (s) that rare earths dispersed within a matrix based on an oxyhydride of the rare earth (s).
Les travaux des inventeurs ont permis de mettre en évidence que, de façon tout à fait inattendue, les matériaux à base d'un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare du type précité se révèlent des catalyseurs particulièrement efficaces de la réaction d'oxydation partielle d'un alcane en CO et H2, et ce à basse température.The work of the inventors made it possible to demonstrate that, quite unexpectedly, materials based on a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth of The above-mentioned type are particularly effective catalysts for the partial oxidation reaction of an alkane at CO and H 2 , and at a low temperature.
Ainsi, ces catalyseurs permettent d'obtenir des résultats très intéressants à la fois en termes de taux de conversion de l'alcane et de sélectivité en hydrogène formé, à des températures inférieures à 2000C.Thus, these catalysts make it possible to obtain very interesting results both in terms of the conversion rate of the alkane and the selectivity for hydrogen formed, at temperatures below 200 ° C.
Par "taux de conversion de l'alcane" dans une réaction d'oxydation partielle d'un alcane, on entend, au sens de la présente description, le rapport C suivant (exprimé en pourcentage) :By "conversion rate of the alkane" in a partial oxidation reaction of an alkane is meant, in the sense of the present description, the following ratio C (expressed as a percentage):
C = (N'alcane — N alcane)/ N'alcane où : - N'aicaπe représente le nombre de mole d'alcane introduitC = (Do alkane - alkane N) / N has lcane where: - N 'a i ca π e represents the number of moles of alkane introduced
- Nf a|Cane représente le nombre de mole d'alcane restant après la réaction Par ailleurs, par "sélectivité en hydrogène formé" dans une réaction d'oxydation partielle d'un alcane, on entend le rapport S suivant (exprimé en pourcentage) :- N f a | Ca n e represents the number of moles of alkane remaining after the reaction Furthermore, the term "hydrogen selectivity formed" in a partial oxidation reaction of an alkane means the following ratio S (expressed as a percentage):
S = N H2 / 2(N'a|cane ~ N alcane) où : - N'aicane représente le nombre de moles d'alcane introduitS = N H2 / 2 (N ' a | cane ~ N alkane) where: - N'aicane represents the number of moles of alkane introduced
- Nf aicane représente le nombre de moles d'alcane restant après la réaction ; et- N f a i ca n e represents the number of moles of alkane remaining after the reaction; and
- Nf H2 représente le nombre de moles d'hydrogène formé au cours de la réaction.- N f H2 represents the number of moles of hydrogen formed during the reaction.
Les inventeurs ont en fait constaté qu'en utilisant un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare, on peut obtenir des taux de conversions d'alcanes qui peuvent être supérieurs à 50%, par exemple supérieurs ou égaux à 60%, et le plus souvent supérieurs ou égaux à 70%, avec, dans le même temps, des sélectivités en hydrogène formé pouvant atteindre 50%, voire au moins 70%, et même 80%, et ce à des températures inférieures à 200° C.The inventors have in fact found that by using a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth, it is possible to obtain conversions of alkanes which may be greater than 50%, for example greater than or equal to 60%, and most often greater than or equal to 70%, with, at the same time, hydrogen selectivities formed of up to 50%, or even at least 70%, and even 80% at temperatures below 200 ° C.
Ces propriétés intéressantes de catalyse à basse température sont tout à fait surprenantes au vu des résultats observés avec les catalyseurs de l'oxydation partielle d'alcanes actuellement connus, où des températures élevées sont nécessaires pour obtenir à la fois une conversion de l'alcane élevée, et une sélectivité en hydrogène formé qui soit acceptable.These interesting properties of low temperature catalysis are quite surprising in view of the results observed with the currently known alkane partial oxidation catalysts, where high temperatures are required to obtain both a high alkane conversion. and a formed hydrogen selectivity that is acceptable.
De façon encore plus inattendue, les travaux des inventeurs ont permis de mettre en évidence que des oxyhydrures mixtes d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare présentent en général une activité catalytique intéressante sur une large gamme de température. Ainsi, le plus souvent, ces oxyhydrures permettent d'obtenir une bonne conversion de l'alcane et une bonne sélectivité en hydrogène formé, même à température ambiante (à savoir à des températures de 15 à 300C, par exemple de l'ordre de 200C). Ainsi, il s'avère qu'un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare peut être utilisé pour catalyser une réaction d'oxydation partielle d'un alcane en un mélange de H2 et CO à une température comprise entre 10° C et 200° C, en obtenant à la fois des valeurs élevées de conversion de l'alcane et de sélectivité en hydrogéné formé. Des résultats intéressants sont obtenus pour des températures supérieures ou égales à 5O0C, et plus encore pour des températures supérieures ou égales à 100° C. Néanmoins, dans le cas le plus général, il n'est pas nécessaire que la température de mise en œuvre de la réaction d'oxydation partielle soit supérieure à 2000C pour que des propriétés catalytiques intéressantes soient observées. Ainsi, des propriétés très avantageuses sont obtenues par exemple à des températures entre 15 et 18O0C. Ainsi, des réactions d'oxydation partielle conduites à des températures de l'ordre de 15 à 100° C mènent à l'obtention de résultats intéressants en termes de conversion de l'alcane et de sélectivité en hydrogène formé.Even more unexpectedly, the work of the inventors has made it possible to demonstrate that mixed oxyhydrides of at least one rare earth and of at least one metal element other than a rare earth generally have a catalytic activity of interest on a particular surface. wide temperature range. Thus, most often, these oxyhydrides make it possible to obtain a good conversion of the alkane and a good selectivity for formed hydrogen, even at ambient temperature (ie at temperatures of 15 to 30 ° C., for example of the order of 20 0 C). Thus, it turns out that a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth may be used to catalyze a partial oxidation reaction of an alkane into a mixture of H2 and CO at a temperature of between 10 ° C and 200 ° C, obtaining both high values of alkane conversion and hydrogenated selectivity formed. Interesting results are obtained for temperatures greater than or equal to 50 ° C., and even more so for temperatures greater than or equal to 100 ° C. Nevertheless, in the most general case, it is not necessary that the temperature of implementation of the partial oxidation reaction is greater than 200 0 C for interesting catalytic properties are observed. Thus, very advantageous properties are obtained for example at temperatures between 15 and 18O 0 C. Thus, partial oxidation reactions conducted at temperatures of the order of 15 to 100 ° C lead to obtaining interesting results. in terms of alkane conversion and selectivity to formed hydrogen.
Les travaux des inventeurs ont permis d'établir que des résultats avantageux sont en particulier observés lorsque l'oxyhydrure mis en œuvre est obtenu en traitant par de l'hydrogène un mélange séché ou calciné d'oxydes et/ou d'hydroxydes de la (ou des) terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares.The work of the inventors has made it possible to establish that advantageous results are in particular observed when the oxyhydride used is obtained by treating with hydrogen a dried or calcined mixture of oxides and / or hydroxides of the ( or rare earth (s) and metal element (s) other than rare earths.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, il est avantageux que l'oxyde mixte utilisé selon l'invention soit obtenu selon un procédé comprenant les étapes suivantes :Thus, according to a particularly advantageous embodiment, it is advantageous for the mixed oxide used according to the invention to be obtained according to a process comprising the following steps:
(A) réaliser un mélange d'hydroxydes de la (ou des) terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares ;(A) making a mixture of hydroxides of the rare earth (s) and the metal element (s) other than rare earths;
(B) soumettre le mélange d'hydroxydes de l'étape (A) à un séchage et/ou à un traitement thermique ; et(B) subjecting the hydroxide mixture of step (A) to drying and / or heat treatment; and
(C) mettre en contact le solide issu de l'étape (B) avec de l'hydrogène.(C) contacting the solid from step (B) with hydrogen.
Le "mélange d'hydroxydes" formé dans l'étape (A) peut, de façon générale, être tout mélange comprenant des cations métalliques de la (ou des) terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métalliqύe(s) autre(s) que des terres rares et des ions OH', ce mélange pouvant par exemple être un hydroxyde mixte intermétallique ou un mélange physique de plusieurs hydroxydes métalliques. De façon avantageuse, le mélange d'hydroxydes réalisé dans l'étape (A) est un hydroxyde intermétallique de la (ou des) terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares.The "hydroxide mixture" formed in step (A) may, in general, be any mixture comprising metal cations of the (or) rare earth (s) and the metallic element (s) other than rare earths and OH ' ions, this mixture possibly being, for example, a mixed intermetallic hydroxide or a physical mixture of several metal hydroxides. Advantageously, the hydroxide mixture produced in step (A) is an intermetallic hydroxide of the rare earth (s) and of the metallic element (s) other (s). ) only rare earths.
De préférence, l'étape (A) est effectuée en réalisant une coprécipitation de sels métalliques de la (ou des) terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares en milieu basique, en général, en additionnant une solution aqueuse ou hydroalcoolique des sels métalliques correspondants à une base, notamment de type aminé (par exemple la triéthylamine). Dans ce cadre, les sels métalliques mis en oeuvre sont avantageusement des nitrates.Preferably, step (A) is carried out by performing a coprecipitation of metal salts of the rare earth (s) and of the metallic element (s) other than rare earths in a basic medium, in general, by adding an aqueous or aqueous-alcoholic solution of the metal salts corresponding to a base, in particular of the amine type (for example triethylamine). In this context, the metal salts used are advantageously nitrates.
En règle générale, notamment lorsque le mélange d'hydroxydes de l'étape (A) est obtenu par coprécipitation en milieu basique, le- mélange d'hydroxydes obtenu est le plus souvent récupéré par filtration, et il est ensuite avantageusement lavé, par exemple par de l'eau et/ou par un alcool (méthanol ou éthanol par exemple), ce lavage étant, le cas échéant, préférablement effectué par un mélange eau/alcool, par exemple un mélange eau/méthanol.As a general rule, especially when the hydroxide mixture of step (A) is obtained by coprecipitation in a basic medium, the hydroxide mixture obtained is most often recovered by filtration, and is then advantageously washed, for example by water and / or by an alcohol (methanol or ethanol for example), this washing being, where appropriate, preferably carried out with a water / alcohol mixture, for example a water / methanol mixture.
L'étape (B) peut, selon un mode de réalisation particulier, consister en un simple séchage du mélange d'hydroxydes obtenu dans l'étape (A).Step (B) may, according to a particular embodiment, consist of a simple drying of the hydroxide mixture obtained in step (A).
Selon un autre mode de réalisation, l'étape (B) comprend un traitement thermique du mélange d'hydroxyde. Le cas échéant, ce traitement thermique est avantageusement précédé par une étape de séchage du mélange d'hydroxyde, notamment pour permettre une montée en température homogène lors du traitement thermique.According to another embodiment, step (B) comprises a heat treatment of the hydroxide mixture. If appropriate, this heat treatment is advantageously preceded by a step of drying the hydroxide mixture, in particular to allow a homogeneous temperature rise during the heat treatment.
Figure imgf000009_0001
de préférence réalisé à une température au moins égale à 3000C, avantageusement au moins égale à 4000C, cette température restant toutefois de préférence inférieure à 700°C, et plus préférentiellement inférieure à 6000C. De façon particulièrement avantageuse, on préfère que cette température soit de l'ordre de 500° C. De façon préférentielle, ce traitement thermique est réalisé en portant le mélange d'hydroxydes de l'étape (A) à la température de calcination avec un gradient de montée en température contrôlé, ce gradient de montée en température étant avantageusement compris entre 10°C par heure et 500°C par heure, et de préférence entre 25°C par heure et 100°C par heure.
Figure imgf000009_0001
preferably carried out at a temperature of at least 300 ° C., advantageously at least 400 ° C., this temperature nevertheless remaining preferably below 700 ° C., and more preferably below 600 ° C. In a particularly advantageous manner, it is preferred that this temperature be of the order of 500 ° C. Preferably, this heat treatment is carried out by bringing the mixture of hydroxides of step (A) to the calcination temperature with a Controlled temperature rise gradient, this temperature rise gradient being advantageously between 10 ° C per hour and 500 ° C per hour, and preferably between 25 ° C per hour and 100 ° C per hour.
En ce qui concerne l'étape (C), les inventeurs ont mis en évidence que le solide obtenu à l'issue de l'étape (B) se comporte comme un "réservoir d'hydrogène" particulièrement apte à incorporer des ions hydrures dans sa structure cristalline lorsqu'il est mis en contact avec de l'hydrogène. Sans vouloir être lié à une théorie particulière, les travaux des inventeurs permettent d'avancer que les propriétés catalytiques obtenues pour l'oxyhydrure sont d'autant plus intéressantes que la quantité d'ions hydrures incorporés dans le solide lors de l'étape (C) est élevée. Dans ce cadre, les inventeurs ont mis en évidence qu'il existe une température optimale de traitement dans l'étape (C), permettant d'obtenir une incorporation maximale d'ions hydrures. Cette température optimale dépend de la nature de la (ou des) terre(s) rare(s) et du et des autre(s) élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares. Elle peut aisément être déterminée pour un solide donné en observant la quantité d'hydrogène absorbée par le solide à différentes températures. En règle générale, cette température optimale est comprise entre 25°C et 10000C, et le plus souvent entre 150 et 350°C.With regard to step (C), the inventors have demonstrated that the solid obtained at the end of step (B) behaves as a "hydrogen reservoir" particularly capable of incorporating hydride ions in its crystalline structure when it is brought into contact with hydrogen. Without wishing to be bound to a particular theory, the work of the inventors makes it possible to argue that the catalytic properties obtained for the oxyhydride are all the more interesting as the quantity of hydride ions incorporated in the solid during step (C ) is high. In this context, the inventors have demonstrated that there is an optimum treatment temperature in step (C), to obtain a maximum incorporation of hydride ions. This optimum temperature depends on the nature of the rare earth (s) and other metallic element (s) other than rare earths. It can easily be determined for a given solid by observing the amount of hydrogen absorbed by the solid at different temperatures. As a general rule, this optimum temperature is between 25 ° C. and 1000 ° C., and most often between 150 ° and 350 ° C.
Il est avantageux que le traitement de l'étape (C) soit effectué à une température de l'ordre de la température optimale précitée permettant une incorporation maximale d'ions hydrures dans le catalyseur. A cet effet, l'étape (C) est typiquement conduite à une température comprise entre 25°C et 5000C, par exemple entre 1500C et 35O0C, par exemple entre 180 et 250°C (typiquement à une température de l'ordre de 200° C).It is advantageous that the treatment of step (C) is carried out at a temperature of the order of the above-mentioned optimum temperature allowing a maximum incorporation of hydride ions into the catalyst. For this purpose, step (C) is typically conducted at a temperature of between 25 ° C. and 500 ° C., for example between 150 ° C. and 35 ° C., for example between 180 and 250 ° C. (typically at a temperature of the order of 200 ° C).
Selon un autre mode de réalisation envisageable, l'oxyde mixte utilisé selon l'invention peut également être obtenu selon un procédé comprenant les étapes suivantes : (A') déposer un mélange à base d'hydroxydes de la (ou des) terre(s) rare(s) sur un support à base d'un oxyde du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares ;According to another conceivable embodiment, the mixed oxide used according to the invention can also be obtained according to a process comprising the following steps: (A ') depositing a mixture based on hydroxides of the rare earth (s) on an oxide support of the metallic element (s) other (s) that rare earths;
(B') soumettre le mélange d'hydroxydes déposé sur support de l'étape (A') à un séchage et/ou à un traitement thermique ; et(B ') subjecting the supported hydroxide mixture of step (A') to drying and / or heat treatment; and
(C) mettre en contact le solide issu de l'étape (B) avec de l'hydrogène.(C) contacting the solid from step (B) with hydrogen.
Le cas échéant, les étapes (B') et (C) sont avantageusement mises en oeuvre dans les mêmes conditions de température que les étapes (B) et (C) précitées.Where appropriate, the steps (B ') and (C) are advantageously carried out under the same temperature conditions as the steps (B) and (C) above.
Quel que soit son mode exact d'obtention, l'oxyhydrure mixte utilisé selon l'invention présente avantageusement un rapport molaire terre(s) rare(s) / autre(s) élément(s) métallique(s) compris entre 1 : 0,01 et 1 : 10, ce rapport étant de préférence compris entre 1:0,05 et 1:6.Whatever its exact mode of production, the mixed oxyhydride used according to the invention advantageously has a molar ratio rare earth (s) / other (s) element (s) metal (s) between 1: 0 , 01 and 1: 10, this ratio being preferably between 1: 0.05 and 1: 6.
Ainsi, selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, l'oxyhydrure mixte utilisé selon l'invention répond à la formule générale (I) ci- dessous :Thus, according to a particularly advantageous embodiment, the mixed oxyhydride used according to the invention corresponds to the general formula (I) below:
T Wl3 Ox Hy (1) dans laquelle :T W1 3 O x Hy (1) in which:
- T représente une terre rare, ou un mélange de terres rares, T étant avantageusement le cérium ou un mélange de terres rares comprenant le cérium ;T represents a rare earth, or a mixture of rare earths, T being advantageously cerium or a mixture of rare earths comprising cerium;
- M désigne un élément métallique, ou un mélange d'éléments métalliques, autre(s) qu'une terre rare, M étant avantageusement choisi parmi les éléments Zr, Al, Ni, Pt, Pd, Cu, Mn, Fe, Cr, Co, Rh, Ru, Ir, Os, Mo, V, Ti, W, Au, Zn, Nb, et les mélanges de ces éléments.;M denotes a metallic element, or a mixture of metallic elements, other than a rare earth, M being advantageously chosen from the elements Zr, Al, Ni, Pt, Pd, Cu, Mn, Fe, Cr, Co, Rh, Ru, Ir, Os, Mo, V, Ti, W, Au, Zn, Nb, and mixtures thereof;
- a est compris entre 0,01 et 10, par exemple entre 0,02 et 8 (typiquement entre 0,05 et 6);a is between 0.01 and 10, for example between 0.02 and 8 (typically between 0.05 and 6);
- x est compris entre 1 et 10 ; et - y est compris entre 0,1 et 100.x is between 1 and 10; and - is between 0.1 and 100.
De façon encore plus avantageuse, l'oxyhydrure mixte utilisé répond à la formule générale (II) ci-dessous :Even more advantageously, the mixed oxyhydride used corresponds to the general formula (II) below:
T M1 ai M2 a2 θx Hy (11) dans laquelle :TM 1 a i M 2 a 2 θ x Hy (11) in which:
- T représente une terre rare, ou un mélange de terres rares ;T represents a rare earth, or a mixture of rare earths;
- M1 désigne un métal choisi parmi Zr ou Al ;M 1 denotes a metal chosen from Zr or Al;
- M2 désigne un élément métallique, ou un mélange d'éléments métalliques, autre(s) que le zirconium, l'aluminium et les terres rares, par exemple Ni, Pt, Pd, Cu, Mn, Fe, Cr, Co, Rh, Ru1 Ir, Os,M 2 denotes a metallic element, or a mixture of metallic elements, other than zirconium, aluminum and rare earths, for example Ni, Pt, Pd, Cu, Mn, Fe, Cr, Co, Rh, Ru 1 Ir, Os,
Mo, V, Ti, W, Au, Zn, Nb, ou un mélange de deux ou plusieurs éléments, M2 étant avantageusement le nickel, ou, alternativement le platine ou le palladium (où le nickel est préféré, car moins onéreux) ; - ai est compris entre 0 et 1 ;Mo, V, Ti, W, Au, Zn, Nb, or a mixture of two or more elements, M 2 being advantageously nickel, or alternatively platinum or palladium (where nickel is preferred, because less expensive); - ai is between 0 and 1;
- a2 est compris entre 0,01 et 10, a2 étant généralement inférieur ou égal à 8, a2 étant le plus souvent entre 0,05 et 5 ;- a2 is between 0.01 and 10, a2 being generally less than or equal to 8, a2 being most often between 0.05 and 5;
- x est compris entre 1 et 10 ; etx is between 1 and 10; and
- y est compris entre 0,1 et 100.- is between 0.1 and 100.
Ainsi, selon une première variante de l'invention, l'oxyhydrure mixte utilisé répond à la formule générale (lia) ci-dessous :Thus, according to a first variant of the invention, the mixed oxyhydride used corresponds to the general formula (IIa) below:
Figure imgf000012_0001
dans laquelle
Figure imgf000012_0001
in which
- T, M2, a2, x et y ont les significations précitées ; et - ai est compris entre 0,1 et 1. Dans le cadre de cette première variante, T représente avantageusement le cérium. Ainsi, l'oxyhydrure mixte répond avantageusement à la formule (lla-1) suivante :- T, M 2 , a2, x and y have the aforementioned meanings; and - ai is between 0.1 and 1. In the context of this first variant, T advantageously represents cerium. Thus, the mixed oxyhydride advantageously corresponds to the following formula (IIa-1):
Ce Zra1 M2 a2 Ox Hy (lla-1) dans laquelle M2, ai , a2, x et y ont les significations précitées.This Zr a1 a2 M 2 O x H y (IIa-1) wherein M 2, ai, a2, x and y have the abovementioned meanings.
Plus préférentiellement encore, l'oxyhydrure mixte répond à la formule (lla-2) suivante :More preferably still, the mixed oxyhydride has the following formula (Ila-2):
Ce Zrai Nia2 Ox Hy (lla-2) dans laquelle ai , a2, x et y ont les significations précitées, ai étant de préférence compris entre 0,4 et 0,6, et a2 étant de préférence entre 0,5 et 5.This Zr is Ni 2 O x H y (11a-2) in which a 1, a 2, x and y have the abovementioned meanings, where ai is preferably between 0.4 and 0.6, and a2 is preferably between 0 and , 5 and 5.
Ainsi, par exemple, l'oxyhydrure utilisé peut avantageusement être un oxyhydrure ternaire de cérium, zirconium et nickel répondant à la formule générale (lla-3) suivante : Ce Zro,5 Nia2 Ox Hy (lla-3) dans laquelle a2, x et y ont les significations précitées, a2 étant de préférence entre 1 et 5.Thus, for example, the oxyhydride used may advantageously be a ternary oxyhydride of cerium, zirconium and nickel having the following general formula (IIa-3): This Zr o , 5 Ni a 2 O x H y (11a-3) in wherein a2, x and y have the abovementioned meanings, a2 being preferably between 1 and 5.
Ainsi, à titre d'oxyhydrures utilisables selon la première variante de l'invention, on peut notamment citer les oxyhydrures qui sont décrits dans la demande FR 2 846 648. Se révèlent notamment intéressants dans ce cadre les oxyhydrures de formule (lla-3) où a2 = 1 , 3, 4 ou 5.Thus, as oxyhydrides that can be used according to the first variant of the invention, mention may be made in particular of the oxyhydrides which are described in application FR 2 846 648. Particularly interesting in this context are the oxyhydrides of formula (IIa-3) where a 2 = 1, 3, 4 or 5.
Selon une deuxième variante de l'invention, l'oxyhydrure mixte utilisé répond à la formule générale (Hb) ci-dessous : f Àla1 M*a2Ox Hy (Hb) dans laquelleAccording to a second variant of the invention, the mixed oxyhydride used corresponds to the general formula (IIb) below: Al f a1 a2 * M O x H y (Hb) wherein
- T, M2, a2, x et y ont les significations précitées ; et ai est compris entre 0,1 et 1.- T, M 2 , a2, x and y have the aforementioned meanings; and ai is between 0.1 and 1.
Là encore, T représente avantageusement le cérium et l'oxyhydrure mixte (Hb) selon cette deuxième variante répond de préférence à la formule (llb-1) suivante : . Ce Ala1 M2 a2 Ox Hy (llb-1) dans laquelle M2, ai , a2, x et y ont les significations précitées.Here again, T advantageously represents cerium and the mixed oxyhydride (Hb) according to this second variant preferably corresponds to the following formula (IIb-1): This Al a1 a2 M 2 O x Hy (b-1) wherein M 2, ai, a2, x and y have the abovementioned meanings.
Plus avantageusement, l'oxyhydrure mixte répond à la formule (llb-2) suivante :More preferably, the mixed oxyhydride has the following formula (IIb-2):
Ce AIa1 Ni32 Ox Hy (llb-2) dans laquelle ai , a2, x et y ont les significations précitées, ai étant par exemple compris entre 0,4 et 0,6, et à2 étant de préférence entre 0,5 et 5.This AI a1 Ni 32 O x H y (IIb-2) wherein ai, a2, x and y have the abovementioned meanings, have for example being between 0.4 and 0.6, and A2 being preferably between 0, 5 and 5.
Ainsi, par exemple, l'oxyhydrure utilisé selon cette variante peut avantageusement être un oxyhydrure ternaire de cérium, aluminium et nickel, répondant à la formule générale (llb-3) suivante : Ce Alo,5 Ni32 Ox Hy (IIb-3) dans laquelle a2, x et y ont les significations précitées, a2 étant de préférence entre 1 et 5. Se révèlent notamment intéressants les oxydes de formule (llb-3) dans lesquels a2 = 1 ou 3.Thus, for example, the oxyhydride used in this embodiment may advantageously be a ternary oxyhydride cerium, aluminum and nickel, having the general formula (IIb-3): This Alo, 5 Ni 32 O x H y (IIb- 3) in which a2, x and y have the abovementioned meanings, a2 being preferably between 1 and 5. Of particular interest are the oxides of formula (IIb-3) in which a2 = 1 or 3.
Selon une troisième variante de l'invention, l'oxyhydrure mixte utilisé répond à la formule générale (Ile) ci-dessous :According to a third variant of the invention, the mixed oxyhydride used corresponds to the general formula (II) below:
TM2 a2OxHy (Ile) dans laquelle T, M2, a2, x et y ont les significations précitées. A2 TM 2 O x H y (Ile) wherein T, M 2, a2, x and y have the abovementioned meanings.
Figure imgf000014_0001
à la formule (llc-1) suivante :
Figure imgf000014_0001
in the following formula (llc-1):
Ce M2 a2Ox Hy (llc-1) dans laquelle M2, a2, x et y ont les significations précitées.This M 2 a 2 O x Hy (llc-1) wherein M 2 , a 2, x and y have the aforementioned meanings.
Ainsi, par exemple, l'oxyhydrure utilisé selon cette variante peut avantageusement être un oxyhydrure binaire de cérium et nickel répondant à la formule générale (llc-2) suivante : Ce Ni32 Ox Hy (llc-2) dans laquelle a2, x et y ont les significations précitées, a2 étant de préférence entre 0,05 et 2, par exemple entre 0,1 et 1 et typiquement entre 0,2 et 0,8.Thus, for example, the oxyhydride used in this embodiment may advantageously be a binary oxyhydride cerium and nickel having the general formula (llc-2): This Ni 32 O x Hy (llc-2) wherein a2, x and y have the abovementioned meanings, a2 being preferably between 0.05 and 2, for example between 0.1 and 1 and typically between 0.2 and 0.8.
Quelle que soit leur nature exacte, les oxyhydrures de la présente invention se révèlent particulièrement utiles pour réaliser la conversion d'alcanes en un mélange de CO et de H2 à basse température.Whatever their exact nature, the oxyhydrides of the present invention are particularly useful for converting alkanes to a mixture of CO and H 2 at low temperatures.
Dans ce cadre, selon un aspect particulier, la présente invention a spécifiquement pour objet l'utilisation des oxyhydrures de l'invention pour réaliser la conversion de méthane, par exemple du méthane contenu dans du gaz naturel, en un mélange de CO et de H2, dans les gammes de température précitées, avantageusement entre 10 et 2000C, et de préférence à une température inférieure à 1800C, plus avantageusement à une température inférieure à 15O0C, et typiquement entre 15 et 1000C, par exemple entre 50 et 100°C.In this context, according to one particular aspect, the present invention specifically relates to the use of the oxyhydrides of the invention for converting methane, for example methane contained in natural gas, into a mixture of CO and H 2, in the aforementioned temperature ranges, advantageously between 10 and 200 0 C, and preferably at a temperature below 180 0 C, more preferably at a temperature below 15O 0 C, and typically between 15 and 100 0 C, by example between 50 and 100 ° C.
Selon un autre aspect particulier, la présente invention a également pour objet l'utilisation des oxyhydrures de l'invention pour réaliser la conversion d'un cycloalcane, par exemple le cyclohexane ou un mélange le contenant, en un mélange de CO et de H2 dans les gammes de température précitées, et de préférence à une température inférieure à 2000C, par exemple à une température comprise entre 15 et 100° C.According to another particular aspect, the subject of the present invention is also the use of the oxyhydrides of the invention for converting a cycloalkane, for example cyclohexane or a mixture containing it, into a mixture of CO and H 2 in the aforementioned temperature ranges, and preferably at a temperature below 200 0 C, for example at a temperature between 15 and 100 ° C.
Selon encore un autre aspect plus spécifique, les oxyhydrures de l'invention se révèlent avantageux pour une mise en œuvre au sein d'une pile à combustible, notamment au sein d'une pile à combustible de type SOFC. Dans ce cadre, l'invention a en particulier pour objet un procédé de génération d'un courant ou d'une tension électrique au moyen d'une pile à combustible, le plus souvent une pile de type SOFC, où ladite pile à combustible comprend, à titre d'anode, un matériau à base d'un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au . moins un élément métallique autre qu'une terre rare tel que défini précédemment, et où la pile à combustible est utilisée en fournissant un alcane au niveau de ladite anode à une température de fonctionnement inférieure à 200° C, le procédé pouvant être utilisé dans les gammes de températures faibles précitées, par exemple à des températures inférieures à 180° C, notamment à moins de 150° C, et typiquement entre 15 et 100° C, par exemple entre 25 et 100° C.According to yet another more specific aspect, the oxyhydrides of the invention are advantageous for implementation within a fuel cell, in particular within a SOFC type fuel cell. In this context, the subject of the invention is in particular a method for generating a current or an electrical voltage by means of a fuel cell, most often an SOFC-type cell, where said fuel cell comprises , as anode, a material based on a mixed oxyhydride of at least one rare earth and au. minus a metallic element other than a rare earth as defined above, and wherein the fuel cell is used by supplying an alkane at said anode at an operating temperature of less than 200 ° C, the method being able to be used in the aforementioned low temperature ranges, for example at temperatures below 180 ° C, especially at less than 150 ° C, and typically between 15 and 100 ° C, for example between 25 and 100 ° C.
L'invention a également pour objet les piles à combustibles, en particulier de type SOFC, pour la mise en œuvre du procédé précité, ces piles à combustibles comprenant : - une anode à. base d'un oxyhydrure mixte-d-'-au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare tel que défini précédemment ; etThe invention also relates to fuel cells, in particular of the SOFC type, for the implementation of the aforementioned method, these fuel cells comprising: - an anode to. base of a mixed oxyhydride-d -'- at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth as defined above; and
- des moyens d'acheminement d'un alcane à ladite anode.means for conveying an alkane to said anode.
Dans ces piles à combustibles, l'anode peut être essentiellement constituée par l'oxyhydrure mixte. Toutefois, selon un mode de réalisation plus intéressant en particulier d'un point de vue économique, l'anode comprend ledit oxyhydrure mixte à l'état supporté sur un support solide, notamment un support à base d'un oxyde inorganique, comme par exemple un support de silice.In these fuel cells, the anode may consist essentially of mixed oxyhydride. However, according to a more advantageous embodiment, in particular from an economic point of view, the anode comprises said mixed oxyhydride in the state supported on a solid support, in particular a support based on an inorganic oxide, such as, for example a silica support.
Les piles à combustibles de l'invention comprennent en général, en outre, des moyens de régulation de la température de fonctionnement à une température inférieure à 200° C, et de préférence dans les gammes de températur.e_pœ.citées, par-exemple-entre-15-et-1-00--G.The fuel cells of the invention generally further include means for controlling the operating temperature at a temperature below 200 ° C, and preferably within the temperature ranges, for example between-15-and-1-00 - G.
Toutefois, selon un aspect plus particulier, l'invention concerne également des piles à combustibles plus spécifiques, destinées à fonctionner à température ambiante (typiquement à des températures entre 10 et 50° C, par exemple entre 15°C et 3O0C), qui sont dépourvues de moyens de chauffage. Les oxyhydrures de l'invention, qui présentent des propriétés catalytiques acceptables, voire très bonnes dans certains cas, permettent la préparation de telles piles à combustibles, en particulier de type SOFC, fonctionnant à très basse température.However, according to a more particular aspect, the invention also relates to more specific fuel cells, intended to operate at ambient temperature (typically at temperatures between 10 and 50.degree. example between 15 ° C and 30 ° C), which are devoid of heating means. The oxyhydrides of the invention, which have acceptable catalytic properties, or very good in some cases, allow the preparation of such fuel cells, in particular SOFC type, operating at very low temperatures.
Les caractéristiques et différents avantages de la présente invention apparaîtront de façon encore plus nette au vu des exemples illustratifs exposés ci-après. The features and various advantages of the present invention will become even clearer in view of the illustrative examples set forth below.
EXEMPLESEXAMPLES
Exemple 1Example 1
Préparation de catalyseurs à base d'oxyhydrures ternaires de cérïum, zirconium et nickelPreparation of catalysts based on ternary oxyhydrides of cerium, zirconium and nickel
On a préparé plusieurs catalyseurs (1A à 1 F) à base d'oxyhydrures ternaires de cérium, zirconium et nickel présentant un rapport molaire zirconium/cérium de 0,5 et différents rapports molaires nickel/cérium. En d'autres termes, ces catalyseurs sont à base d'un oxyhydrure de formule CeZro,5Nia2θxHy (formule lla-3), présentant différentes valeurs de a2 qui sont indiquées dans le tableau 1 ci-après. Ces catalyseurs 1A à 1 F ont été préparés selon les étapes 1.1 à 1.3 suivantes :Several catalysts (1A to 1F) based on ternary oxyhydrides of cerium, zirconium and nickel having a zirconium / cerium molar ratio of 0.5 and different nickel / cerium molar ratios were prepared. In other words, these catalysts are based on an oxyhydride of formula CeZro , Ni a2 θ x H y (formula IIIa-3) , having different values of a2 which are indicated in Table 1 below. These catalysts 1A to 1F were prepared according to the following steps 1.1 to 1.3:
1.1. Préparation d'un mélange d'hvdroxydes de cérium, de zirconium et de nickel par coprécipitation des nitrates métalliques correspondants en milieu basique.1.1. Preparation of a mixture of hydroxides of cerium, zirconium and nickel by coprecipitation of the corresponding metallic nitrates in basic medium.
On a réalisé une solution de nitrates de cérium , de zirconium et de nickel en mélangeant :A solution of nitrates of cerium, zirconium and nickel was made by mixing:
(i) 20 ml d'une solution aqueuse de nitrate de cérium de concentration 0,5M ;(i) 20 ml of a 0.5M aqueous solution of cerium nitrate;
(ii) 10 ml d'une solution aqueuse de nitrate de zirconium de concentration 0,5M ; et(ii) 10 ml of a 0.5M aqueous solution of zirconium nitrate; and
(iii) un volume V1 de (20 x a2) ml d'une solution aqueuse de nitrate de nickel de concentration 0,5M, où a2 est le rapport molaire nickel/cérium recherché pour l'oxyhydrure du catalyseur. Les volumes de solution aqueuse de nitrate de nickel utilisés dans chaque cas sont reportés dans le tableau 1 ci-dessous.(iii) a volume V1 of (20 x a2) ml of a 0.5M aqueous solution of nickel nitrate, where a2 is the desired nickel / cerium molar ratio for the oxyhydride of the catalyst. The volumes of aqueous nickel nitrate solution used in each case are reported in Table 1 below.
Le mélange réalisé a été mis sous agitation pendant 10 minutes.The resulting mixture was stirred for 10 minutes.
La solution obtenue à l'issue du mélange a été additionnée goutte à goutte dans un volume V2 d'une solution de triéthylamine à 1,5M dans le méthanol. Le volume V2 utilisé dans chaque cas est reporté dans le tableau 1 ci-après. Au cours de cette addition, on a observé la formation d'un précipité d'hydroxydes métalliques.The solution obtained at the end of the mixture was added dropwise to a volume V2 of a solution of triethylamine at 1.5M in methanol. The volume V2 used in each case is reported in Table 1 below. During this addition, the formation of a precipitate of metal hydroxides was observed.
Le mélange d'hydroxydes ainsi formé a été récupéré par filtration (filtre de porosité 3), puis il a été lavé et rincé par un volume total équivalent au volume récupéré, et ce 5 fois, par de l'eau et par du méthanol.The hydroxide mixture thus formed was recovered by filtration (porosity filter 3) and then washed and rinsed with a total volume equivalent to the volume recovered, and this time with water and methanol.
1.2. Séchage, et éventuelle calcination sous air à 500° C1.2. Drying and possible calcination under air at 500 ° C.
Le mélange d'hydroxyde lavé obtenu à l'issu de l'étape précédente a été séché à 120° C à l'étuve pendant 12 heures. On a alors obtenu un solide qui a ensuite été broyé dans un mortier sous la forme d'une fine poudre. Hormis dans le cas de la préparation du catalyseur 1 B, la poudre obtenue à l'issue du broyage précédent a ensuite été portée à 500° C sous air, avec une vitesse de montée en température de 300C par heure. Le solide a été maintenu à 500° C pendant 4 heures, suite à quoi on l'a laissé refroidir jusqu'à la température ambiante. Les catalyseurs soumis à l'étape de calcination seront désignés ici par le- terme de catalyseurs "calcinés", par opposition au catalyseur 1 B, dit "séché".The washed hydroxide mixture obtained at the end of the preceding step was dried at 120 ° C. in an oven for 12 hours. A solid was then obtained which was then ground in a mortar in the form of a fine powder. Except in the case of the preparation of catalyst 1 B, the powder obtained after the preceding grinding was then heated to 500 ° C in air, with a temperature rise rate of 30 ° C. per hour. The solid was kept at 500 ° C for 4 hours, after which it was allowed to cool to room temperature. The catalysts subjected to the calcination step will be referred to herein as "calcined" catalysts as opposed to "dried" catalyst 1B.
1.3. Traitement par l'hydrogène1.3. Hydrogen treatment
Le solide issu de l'étape 1.2 a ensuite été traité sous un flux d'hydrogène à une température de 200°C pendant 12 heures, ce par quoi on a obtenu le catalyseur à l'état activé, prêt pour une mise en œuvre dans la réaction d'oxydation partielle d'un alcane.The solid resulting from step 1.2 was then treated under a flow of hydrogen at a temperature of 200 ° C. for 12 hours, whereby the catalyst was obtained in the activated state, ready for implementation in the partial oxidation reaction of an alkane.
Les différentes caractéristiques des catalyseurs 1A à 1 F et de leur procédé de préparation sont reportées dans le tableau 1 ci-après. Tableau 1 : les catalyseurs 1A à 1F (de type CeZrO 5NJa2)The different characteristics of the catalysts 1A to 1F and of their preparation process are reported in Table 1 below. TABLE 1 Catalysts 1A to 1F (CeZrO 5 NJa 2 type )
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(*) : le catalyseur 1C comprend Poxyhydrure à l'état supporté sur de la silice.(*): Catalyst 1C comprises the oxyhydride in the state supported on silica.
Exemple 2 Préparation de catalyseurs à base d'oxyhydrures ternaires de cérium, aluminium et nickelExample 2 Preparation of catalysts based on ternary oxyhydrides of cerium, aluminum and nickel
On a préparé deux catalyseurs (2A et 2B) à base d'oxyhydrures ternaires de cérium, aluminium et nickel, présentant un rapport molaire aluminium/cérium de 0,5 et deux rapports molaires nickel/cérium distincts. Ces catalyseurs sont à base d'un oxyhydrure de formule CeAlo,5NiaxH (formule llb-3), présentant différentes valeurs de a2 qui sont spécifiées dans le tableau 2 ci-après. Ces catalyseurs 2A et 2B ont été préparés selon les étapes 2.1 à 2.3 suivantes : . •Two ternary oxyhydride catalysts (2A and 2B) of cerium, aluminum and nickel having an aluminum / cerium molar ratio of 0.5 and two distinct nickel / cerium molar ratios were prepared. These catalysts are based on an oxyhydride of formula CeAllo, 5Ni ax H (formula IIb -3), having different values of a2 which are specified in Table 2 below. These catalysts 2A and 2B were prepared according to the following steps 2.1 to 2.3: •
2.1. Préparation d'un mélange d'hydroxydes de cérium, d'aluminium et de nickel par coprécipitation des nitrates métalliques correspondants en milieu -basique.2.1. Preparation of a mixture of hydroxides of cerium, aluminum and nickel by coprecipitation of the corresponding metal nitrates in medium-basic.
On a réalisé une solution de nitrates de cérium, d'aluminium et de nickel en mélangeant : (i) 20 ml d'une solution aqueuse de nitrate de cérium de concentration 0,5M ;A solution of nitrates of cerium, aluminum and nickel was made by mixing: (i) 20 ml of a 0.5M aqueous solution of cerium nitrate;
(ii) 10 ml d'une solution aqueuse de nitrate d'aluminium de concentration O15M ; et (iii) un volume V1 de (20 x a2) ml d'une solution aqueuse de nitrate de nickel de concentration 0,5M, où a2 est le rapport molaire nickel/cérium recherché pour l'oxyhydrure du catalyseur. Les volumes de solution aqueuse de nitrate de nickel utilisés dans chaque cas sont reportés dans le tableau 2 ci-dessous. Le mélange réalisé a été mis sous agitation pendant 10 minutes.(ii) 10 ml of an aqueous solution of aluminum nitrate of concentration O 1 5M; and (iii) a volume V1 of (20 x a2) ml of a 0.5M aqueous solution of nickel nitrate, where a2 is the desired nickel / cerium molar ratio for the catalyst oxyhydride. The volumes of aqueous solution of nickel nitrate used in each case are reported in Table 2 below. The resulting mixture was stirred for 10 minutes.
La solution obtenue à l'issue du mélange a été additionnée goutte à goutte dans un volume V2 d'une solution de triéthylamine à 1 ,5M dans le méthanol. Le volume V2 utilisé dans chaque cas est reporté dans le tableau 2 ci-après. Au cours de cette addition, on a observé la formation d'un précipité d'hydroxydes métalliques.' The solution obtained at the end of the mixture was added dropwise to a volume V 2 of a solution of triethylamine at 1.5M in methanol. The volume V 2 used in each case is reported in Table 2 below. During this addition, the formation of a precipitate of metal hydroxides was observed. '
Le mélange d'hydroxydes ainsi formé a été récupéré par filtration (filtre de porosité 3), puis il a été lavé et rincé par un volume total équivalent au volume récupéré, et ce 5 fois, par de l'eau et par du méthanol.The hydroxide mixture thus formed was recovered by filtration (porosity filter 3) and then washed and rinsed with a total volume equivalent to the volume recovered, and this time with water and methanol.
2.2. Séchage et calcination sous air à 500° C Le mélange d'hydroxyde lavé obtenu à l'issu de l'étape précédente a été séché à 120° C à l'étuve pendant 12 heures. On a alors obtenu un solide qui a ensuite été broyé dans un mortier sous la forme d'une fine poudre.2.2. Drying and Calcination in Air at 500 ° C. The washed hydroxide mixture obtained at the end of the preceding step was dried at 120 ° C. in an oven for 12 hours. A solid was then obtained which was then ground in a mortar in the form of a fine powder.
La poudre obtenue à l'issue du broyage précédent a ensuite été portée à 500° C sous air, avec une vitesse de montée en température de 3O0C par heure. Le solide a été maintenu à 500° C pendant 4 heures, suite à quoi on l'a laissé refroidir jusqu'à la température ambiante.The powder obtained after the preceding grinding was then heated to 500 ° C. in air, with a temperature rise rate of 30 ° C. per hour. The solid was kept at 500 ° C for 4 hours, after which it was allowed to cool to room temperature.
2:3". Traitëmenf par IWd roqèn'e2: 3 "Traitëmenf by IWD roqèn e.
Le solide issu de l'étape 2.2 a ensuite été traité sous un flux d'hydrogène à une température de 200°C pendant 12 heures, ce par quoi on a obtenu le catalyseur à l'état activé, prêt pour une mise en œuvre dans la réaction d'oxydation partielle d'un alcane.The solid resulting from step 2.2 was then treated under a flow of hydrogen at a temperature of 200 ° C. for 12 hours, whereby the catalyst in the activated state, ready for implementation in the partial oxidation reaction of an alkane.
Les différentes caractéristiques des catalyseurs 2A à 2B et de leur procédé de préparation sont reportées dans le tableau 2 ci-dessous.The different characteristics of the catalysts 2A to 2B and of their method of preparation are reported in Table 2 below.
Tableau 2 : les catalyseurs 2A et 2B(de type CeAln ,sNia?)Table 2: Catalysts 2A and 2B (CeAl type n , sNi a ?)
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Exemple 3Example 3
Préparation de catalyseurs à base d'un oxyhydrure binaire de cérium et nickelPreparation of catalysts based on a binary oxyhydride of cerium and nickel
On a préparé plusieurs catalyseurs (3A à 3E) à base d'oxyhydrures binaires de cérium et de nickel présentant différents rapports molaires nickel/cérium. Ainsi, ces catalyseurs sont à base d'un oxyhydrure de formule CeNia2θχHy (formule llc-2), avec différentes valeurs de a2, indiquées dans le tableau 3 ci-après. Ces catalyseurs 3A à 3E ont été préparés selon les étapes 3.1 à 3.3 suivantes :Several catalysts (3A to 3E) based on binary oxyhydrides of cerium and nickel having different nickel / cerium molar ratios were prepared. Thus, these catalysts are based on a formula of oxyhydride CeNi a2 θχH y (formula llc-2), with different values of a2, shown in Table 3 below. These catalysts 3A to 3E were prepared according to the following steps 3.1 to 3.3:
3-1— Préparation— d1un -mélarrge~d'hvdroxydes de cerium 'et de nickel par copréeipitation des nitrates métalliques correspondants en milieu basique.3-1- Preparation- d 1 a ~ -mélarrge of hvdroxydes cerium 'and nickel copréeipitation of the corresponding metal nitrates in basic medium.
On a réalisé une solution de nitrates de cérium, de zirconium et de nickel en mélangeant : (i) 20 ml d'une solution aqueuse de nitrate de cérium de concentration 0,5M ; etA solution of nitrates of cerium, zirconium and nickel was made by mixing: (i) 20 ml of a 0.5M aqueous solution of cerium nitrate; and
(ii) un volume V1 de (20 x a2) ml d'une solution aqueuse de nitrate de nickel de concentration 0,5M, où a2 est le rapport molaire nickel/cérium recherché pour l'oxyhydrure du catalyseur. Les volumes de solution aqueuse de nitrate de nickel utilisés dans chaque cas sont reportés dans le tableau 3 ci-dessous.(ii) a volume V1 of (20 x a2) ml of a 0.5M aqueous solution of nickel nitrate, where a2 is the desired nickel / cerium molar ratio for the catalyst oxyhydride. The volumes of aqueous nickel nitrate solution used in each case are reported in Table 3 below.
Le mélange réalisé a été mis sous agitation pendant 10 minutes.The resulting mixture was stirred for 10 minutes.
La solution obtenue à l'issue du mélange a été additionnée goutte à goutte dans un volume V2 d'une solution de triéthylamine à 1 ,5M dans le méthanol. Le volume V2 utilisé dans chaque cas est reporté dans le tableau 3 ci-après. Au cours de cette addition, on a observé la formation d'un précipité d'hydroxydes métalliques.The solution obtained at the end of the mixture was added dropwise to a volume V 2 of a solution of triethylamine at 1.5M in methanol. The volume V2 used in each case is reported in Table 3 below. During this addition, the formation of a precipitate of metal hydroxides was observed.
Le mélange d'hydroxydes ainsi formé a été récupéré par filtration (filtre de porosité 3), puis il a été lavé et rincé par un volume total équivalent au volume récupéré, et ce 5 fois, par de l'eau et par du méthanol.The hydroxide mixture thus formed was recovered by filtration (porosity filter 3) and then washed and rinsed with a total volume equivalent to the volume recovered, and this time with water and methanol.
3.2. Séchage, et éventuelle calcination sous air à 500° C3.2. Drying and possible calcination under air at 500 ° C.
Le mélange d'hydroxyde lavé obtenu à l'issu de l'étape précédente a été séché à 1200C à l'étuve pendant 12 heures. On a alors obtenu un solide qui a ensuite été broyé dans un mortier sous la forme d'une fine poudre.The washed hydroxide mixture obtained at the end of the preceding step was dried at 120 ° C. in an oven for 12 hours. A solid was then obtained which was then ground in a mortar in the form of a fine powder.
La poudre obtenue à l'issue du broyage précédent a ensuite été portée à 500° C sous air, avec une vitesse de montée en température de 30°C par heure. Le solide a été maintenu à 500° C pendant 4 heures, suite à quoi on l'a laissé refroidir jusqu'à la température ambiante.The powder obtained after the preceding grinding was then heated to 500 ° C. in air, with a temperature rise rate of 30 ° C. per hour. The solid was kept at 500 ° C for 4 hours, after which it was allowed to cool to room temperature.
3.3. Traitement par l'hydrogène3.3. Hydrogen treatment
Le solide issu de l'étape 3.2 a ensuite été traité sous un flux d'hydrogène cTuπê'Tempêràtûre de 10'00C pendant 12 heures, ce par quoi on a obtenu le catalyseur prêt pour sa mise en œuvre dans la réaction d'oxydation partielle d'un alcane. Les différentes caractéristiques des catalyseurs 3A à 3E et de leur procédé de préparation sont reportées dans le tableau 3 ci-dessous.The solid from step 3.2 was then treated in a stream of hydrogen cTuπê the temperature 10 '0 0 C for 12 hours, whereby the ready catalyst was obtained for its implementation in the reaction of partial oxidation of an alkane. The different characteristics of the catalysts 3A to 3E and of their method of preparation are reported in Table 3 below.
Tableau 3 : les catalyseurs 3A à 3E(de type CeNi32)Table 3 Catalysts 3A to 3E (CeNi 32 type)
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Exemple 4Example 4
Utilisation des catalyseurs des exemples 1 à 3 pour la réaction d'oxydation partielle du méthane.Use of the catalysts of Examples 1 to 3 for the partial oxidation reaction of methane.
Les catalyseurs 1A à 1F1 2A, 2B et 3A à 3E, obtenus dans les exemples précédents, ont été mis en œuvre pour réaliser la catalyse de la réaction d'oxydation partielle du méthane en un mélange de H2 et CO.Catalysts 1A to 1F 1 2A, 2B and 3A to 3E, obtained in the preceding examples, were used to catalyze the partial oxidation reaction of methane in a mixture of H 2 and CO.
Dans chaque cas, la réaction a été réalisée en faisant circuler, dans un réacteur tubulaire à lit fixe en acier inoxydable contenant 200 mg de catalyseur, un flux gazeux à base d'un mélange de CH4, O2 et N2, avec un rapport molaire CH4 : O2 : N2 de 3 : 1 :3. Dans chaque cas, le catalyseur est déposé dans le réacteur sur un lit de carborundum inerte (SiC) organisé en une succession de couches _de _diamètre-de-grains déGroissants-(lit d^nviron-δ emβ-de-volunre; comprenant une première couche de diamètre de grain égal à 2,38 mm (volume : 2cm3), une deuxième couche diamètre de grain égal à 1 ,19mm (volume : 1 ,5 cm3) et une troisième couche diamètre de grain égal à 0,48 mm (cette troisième couche contient un volume de carborundum inerte égal à celui du catalyseur, mélangé au catalyseur)).In each case, the reaction was carried out by circulating, in a stainless steel fixed bed reactor containing 200 mg of catalyst, a gaseous flow based on a mixture of CH 4 , O 2 and N 2 , with a CH 4 : O 2 : N 2 molar ratio of 3: 1: 3. In each case, the catalyst is deposited in the reactor on a bed of inert carborundum (SiC) organized in a succession of layers of decreasing grain diameter (bed of about-δ emβ-volumet), comprising a first grain diameter layer equal to 2.38 mm (volume: 2 cm 3 ), a second layer grain diameter equal to 1, 19 mm (volume: 1.5 cm 3 ) and a third layer grain diameter equal to 0.48 mm (This third layer contains an inert volume of carborundum equal to that of the catalyst, mixed with the catalyst)).
En pratique, les étapes 1.3, 2.3 et 3.3 de traitement par de l'hydrogène des exemples 1 à 3 sont effectuées au sein du réacteur tubulaire qui est utilisé pour la réaction d'oxydation partielle. Suite au traitement sous hydrogène, le réacteur est purgé par un courant d'hélium pendant 30 minutes, avant l'introduction du mélange de gaz réactifs pour la réaction d'oxydation partielle.In practice, the hydrogen treatment steps 1.3, 2.3 and 3.3 of Examples 1 to 3 are carried out within the tubular reactor which is used for the partial oxidation reaction. Following the hydrogen treatment, the reactor is purged with a stream of helium for 30 minutes before the introduction of the reactive gas mixture for the partial oxidation reaction.
Une fois l'équilibre atteint pour la réaction d'oxydation partielle, le flux gazeux sortant du réacteur est analysé par chromatographie en phase gazeuse à l'aide d'un chromatographe de type « Shimatdzu GC 9 » associé à une interface permettant le traitement des signaux du FID et du catharomètre, utilisant le logiciel de données pour établir et traiter le chromatogramme. Cette analyse révèle la présence de H2, CO, N2 O2 , CH4 et CO2 en sortie du réacteur. Sur la base des données quantitatives issues de la chromatographie, la conversion du CH4 et de l'oxygène ainsi que la sélectivité en les différents produits formés sont calculées, à l'équilibre par les formules suivantes :Once the equilibrium reached for the partial oxidation reaction, the gas flow leaving the reactor is analyzed by gas chromatography using a "Shimatdzu GC 9" chromatograph associated with an interface allowing the treatment of FID and katharometer signals, using the data software to establish and process the chromatogram. This analysis reveals the presence of H2, CO, N 2 O 2, CH 4 and CO 2 in the reactor outlet. On the basis of the quantitative data from the chromatography, the conversion of CH 4 and oxygen as well as the selectivity into the various products formed are calculated, in equilibrium by the following formulas:
• taux de conversion du méthane (exprimé en pourcentage) :• methane conversion rate (expressed as a percentage):
CCH4 = (d1 CH4 - d cm)/ d1 CH4CCH4 = (d 1 CH4 - d cm) / d 1 CH4
' taux de conversion de l'oxygène (exprimé en pourcentage) : C02 = (d' 02 - d 02)/ d' 02Oxygen conversion rate (expressed as a percentage): CO2 = (d 02 - d 02) / d 02
sélectivité en hydrogène formé (exprimée en pourcentage) : selectivity in formed hydrogen (expressed as a percentage):
S H2 = d H2 / 2(d' CH4 -d CH4)S H2 = d H2 / 2 (from CH4 -d CH4)
sélectivité en CO formé (exprimée en pourcentage) : selectivity in CO formed (expressed as a percentage):
S co = d co / (d1 CH4 - d CH4)S co = d co / (d 1 CH4 - d CH4)
sélectivité en CO^orm^(exp^rirnée.en_p.o_urcejQtage)-j. selectivity in CO ^ orm ^ (experiment.in_p.o_urcejQtage) -j.
S C02 = d C02 / (d' CH4 - d cm)S CO 2 = d CO 2 / (CH 4 - d cm)
avec les significations suivantes: - d' cH4 et d' 02 représentent respectivement les débits en méthane et O2 entrant dans le réacteur ; etwith the following meanings: - cH4 and 02 respectively represent the flows of methane and O 2 entering the reactor; and
- dfcH4, df H2, df o2 , dfco et df Co2 représentent respectivement les débits en méthane, H2, O2, CO et CO2 en sortie de réacteur.- d f CH4, H 2 d f, d f o2, f d f C co and o2 represent the methane flow, H 2, O 2, CO and CO 2 in the reactor outlet.
Les résultats obtenus pour les différents catalyseurs à des températures comprises entre 50° et 2000C et avec différents débit du gaz réactif (CH4 + O2 + N2) sont reportés dans le tableau 4 ci-après. Dans la réaction, un grand, soin a été porté à la régulation de la température. En particulier, on utilise notamment un thermocouple permettant le contrôle de la température effective du lit catalytique. The results obtained for the various catalysts at temperatures of between 50 ° and 200 ° C. and with different flow rates of the reactive gas (CH 4 + O 2 + N 2 ) are reported in Table 4 below. In the reaction, great care was taken in the regulation of the temperature. In particular, a thermocouple is used in particular for controlling the effective temperature of the catalytic bed.
Tableau 4 : activités catalytiquesTable 4: Catalytic Activities
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Claims

REVENDICATIONS
1. Utilisation d'un matériau à base d'un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare, pour catalyser une réaction d'oxydation partielle d'un alcane en un mélange de H2 et CO à une température inférieure à 200° C.1. Use of a material based on a mixed oxyhydride of at least one rare earth and of at least one metallic element other than a rare earth, for catalyzing a partial oxidation reaction of an alkane in one mixture of H 2 and CO at a temperature below 200 ° C.
2. Utilisation selon la revendication 1 , pour catalyser une réaction d'oxydation partielle d'un alcane en un mélange de H2 et CO à une température comprise entre 15 et 100° C.2. Use according to claim 1, for catalyzing a partial oxidation reaction of an alkane in a mixture of H 2 and CO at a temperature between 15 and 100 ° C.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, où l'oxyhydrure mixte mis en oeuvre est obtenu en mettant en contact de. l'hydrogène avec un mélange d'oxydes et/ou d'hydroxyde de la (ou des) terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares.3. Use according to claim 1 or claim 2, wherein the mixed oxyhydride used is obtained by bringing into contact with. hydrogen with a mixture of oxides and / or hydroxide of the rare earth (s) and the metallic element (s) other than rare earths.
4. Utilisation selon la revendication 1 ou selon la revendication 2, où l'oxyhydrure mixte mis en œuvre est obtenu selon un procédé comprenant les étapes suivantes : (A) réaliser un mélange d'hydroxydes de la (ou des) terre(s) rare(s) et du ou des élément(s) métallique(s) autre(s) que des terres rares ;4. Use according to claim 1 or claim 2, wherein the mixed oxyhydride used is obtained by a process comprising the following steps: (A) producing a mixture of hydroxides of the (or) earth (s) rare (s) and metal element (s) other than rare earths;
(B) soumettre le mélange d'hydroxydes de l'étape (A) à un séchage et/ou à un traitement thermique ; et(B) subjecting the hydroxide mixture of step (A) to drying and / or heat treatment; and
(C) mettre en contact le solide issu de l'étape (B) avec de l'hydrogène.(C) contacting the solid from step (B) with hydrogen.
. .
5. Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4, où, dans l'oxyhydrure mixte, le rapport molaire terre(s) rare(s) / autre(s) élément(s) métallique(s) est compris entre 1 : 0,01 et 1: 10. 5. Use according to one of claims 1 to 4, wherein in the mixed oxyhydride, the molar ratio rare earth (s) / other (s) element (s) metal (s) is between 1: 0.01 and 1: 10.
6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (I) ci-dessous :6. Use according to any one of claims 1 to 5, wherein the mixed oxyhydride has the general formula (I) below:
T M3 Ox Hy (I) dans laquelle : - T représente une terre rare, ou un mélange de terres rares ;TM 3 O x H y (I) wherein: - T represents a rare earth, or a mixture of rare earths;
- M désigne un élément métallique, ou un mélange d'éléments métalliques autre(s) qu'une terre rare ;M denotes a metallic element, or a mixture of metallic elements other than a rare earth;
- a est compris entre 0,01 et 10 ;a is between 0.01 and 10;
- x est compris entre 1 et 10 ; et - y est compris entre 0,1 et 100.x is between 1 and 10; and - is between 0.1 and 100.
7. Utilisation selon la revendication 6, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (II) ci-dessous :7. Use according to claim 6, wherein the mixed oxyhydride has the general formula (II) below:
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dans laquelle : - T représente une terre rare, ou un mélange de terres rares ;
Figure imgf000029_0001
in which: - T represents a rare earth, or a mixture of rare earths;
- M1 désigne un métal choisi parmi Zr ou Al ;M 1 denotes a metal chosen from Zr or Al;
- M2 désigne un élément métallique, ou un mélange d'éléments métalliques, autre(s) que le zirconium, l'aluminium et les terres rares ; - ai est compris entre 0 et 1 ;M 2 denotes a metallic element, or a mixture of metallic elements, other than zirconium, aluminum and rare earths; - ai is between 0 and 1;
- a2 est compris entre 0,01 et 10 ;- a2 is between 0.01 and 10;
- x est compris entre 1 et 10 ; etx is between 1 and 10; and
- y est compris entre 0,1 et 100.- is between 0.1 and 100.
8. Utilisation -selon-la revend ication-Tr ΘÙ-Foxyhydrure-mixte~ répond à la formule générale (lia) ci-dessous :8. The use -according it sells ication-Tr-ΘÙ Foxyhydrure-mixed ~ corresponds to the general formula (IIa) below:
T Zrai M2 a2Ox Hy (lia) dans laquelle - T1 M2, a2, x et y ont les significations données dans la revendication 6 ; et ai est compris entre 0,1 et 1.T Zr ai M 2 a 2 O x H y (lia) in which T 1 M 2 , a 2, x and y have the meanings given in claim 6; and ai is between 0.1 and 1.
9. Utilisation selon la revendication 8, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule (lla-1) suivante :9. Use according to claim 8, wherein the mixed oxyhydride has the following formula (Ila-1):
Ce Zr3I M2 a2 Ox Hy (lla-1) dans laquelle M2, ai , a2, x et y sont tels que définis dans la revendication 7.This Zr 3I M 2 α 2 O x H y (1la-1) in which M 2 , a 1, a 2, x and y are as defined in claim 7.
10. Utilisation selon la revendication 9, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (lla-2) suivante : Ce Zr3I Ni32Ox Hy (Ila-2) dans laquelle ai , a2, x et y sont tels que définis dans la revendication 7.10. Use according to claim 9, wherein the mixed oxyhydride has the following general formula (Ila-2): This Zr 3I Ni 32 O x Hy (IIa-2) in which ai, a2, x and y are such that defined in claim 7.
11. Utilisation selon la revendication 10, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (lla-3) suivante :11. Use according to claim 10, wherein the mixed oxyhydride has the following general formula (Ila-3):
Ce Zro,5 Ni32 Ox Hy (lla-3) dans laquelle a2, x et y sont tels que définis dans la revendication 7.This o Zr 5 Ni 32 O x H y (IIa-3) wherein a2, x and y are as defined in claim 7.
12. Utilisation selon la revendication 7, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (Hb) ci-dessous :The use of claim 7, wherein the mixed oxyhydride has the general formula (Hb) below:
Figure imgf000030_0001
dans laquelle - T, M2, a2, x et y ont les significations données dans la revendication 6 ; et ai est compris entre 0,1 et 1.
Figure imgf000030_0001
wherein - T, M 2 , a 2, x and y have the meanings given in claim 6; and ai is between 0.1 and 1.
13. Utilisation selon la revendication 12, oùj^xyhy^jrj^ejτiixte_ répond à la formule (llb-1) suivante : Ce Alai M2 a2 Ox Hy (llb-1) dans laquelle M2, a2, x et y sont tels que définis dans la revendication 11. 13. Use according to claim 12, Ouj xyhy ^ ^ ^ jrj ejτiixte_ the formula (b-1): This Al i M 2 O x H y a2 (b-1) wherein M 2, a2, x and are there as defined in claim 11.
14. Utilisation selon la revendication 13, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (llb-2) suivante :The use according to claim 13, wherein the mixed oxyhydride has the following general formula (11b-2):
Ce AIai Ni32 Ox Hy (Hb-2) dans laquelle ai , a2, x et y sont tels que définis dans la revendication 10.This AI i Ni 32 O x H y (IIb-2) wherein ai, a2, x and y are as defined in claim 10.
15. Utilisation selon la revendication 10, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (llb-3) suivante :15. Use according to claim 10, wherein the mixed oxyhydride has the following general formula (IIb-3):
Ce Alo,5 Ni32 Ox Hy (Hb-3) dans laquelle a2, x et y sont tels que définis dans la revendication 7.This Alo, 5 Ni 32 O x H y (IIb-3) wherein a2, x and y are as defined in claim 7.
16. Utilisation selon la revendication 7, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (Ile) ci-dessous :16. Use according to claim 7, wherein the mixed oxyhydride has the general formula (II) below:
TM2 a2OxHy (Ile) dans laquelle T, M2, a2, x et y ont les significations données dans la revendication 6. A2 TM 2 O x H y (Ile) wherein T, M 2, a2, x and y have the meanings given in claim 6.
17 Utilisation selon la revendication 16, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule (llc-1) ci-dessous :The use of claim 16, wherein the mixed oxyhydride has the formula (llc-1) below:
Ce M2 a2 Ox Hy (llc-1) dans laquelle M2, a2, x et y ont les significations données dans la revendication 6.This M 2 O x H y a2 (llc-1) wherein M 2, a2, x and y have the meanings given in claim 6.
18. Utilisation selon la revendication 17, où l'oxyhydrure mixte répond à la formule générale (llc-2) suivante :18. Use according to claim 17, wherein the mixed oxyhydride has the following general formula (llc-2):
Ce Ni32 Ox Hy (llc-2) dans laquelle a2, x et y sont tels que définis dans Ia revendication 7.This Ni 32 O x Hy (llc-2) in which a2, x and y are as defined in claim 7.
19. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 18r-pour-réaliser-la -eonversion-de méthane en un~mélange-de"CO~e1rde" Hi "a" une température inférieure à 200° C. 19. Use according to any one of claims 1 to 18r-to-realize it -eonversion-methane in a mixture-of ~ '~ CO e1rde "Hi" to "a temperature below 200 ° C.
20. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, pour réaliser la conversion d'un cycloalcane en un mélange de CO et de H2 à une température inférieure à 200° C.20. Use according to any one of claims 1 to 18, for converting a cycloalkane to a mixture of CO and H 2 at a temperature below 200 ° C.
21. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, pour produire, à partir d'un alcane, un mélange de CO et de H2 au niveau de l'anode d'une pile à combustible, à une température inférieure à 200°C.21. Use according to any one of claims 1 to 20, for producing, from an alkane, a mixture of CO and H2 at the anode of a fuel cell at a temperature below 200. ° C.
22. Procédé de génération d'un courant ou d'une tension électrique au moyen d'une pile à combustible, ladite pile à combustible étant une pile comprenant, à titre d'anode, un matériau à base d'un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare tel que défini dans l'une des revendications 1 à 15, et où la pile à combustible est utilisée en fournissant un alcane au niveau de ladite anode à une température de fonctionnement inférieure 200° C.22. A method of generating a current or an electric voltage by means of a fuel cell, said fuel cell being a battery comprising, as anode, a mixed oxyhydride-based material. at least one rare earth and at least one metal element other than a rare earth as defined in one of claims 1 to 15, and wherein the fuel cell is used by providing an alkane at said at least one operating temperature below 200 ° C.
23. Pile à combustible pour la mise en œuvre du procédé de la revendication 22, comprenant :Fuel cell for carrying out the method of claim 22, comprising:
- une anode à base d'un oxyhydrure mixte d'au moins une terre rare et d'au moins un élément métallique autre qu'une terre rare tel que défini dans l'une des revendications 1 à 15 ; etan anode based on a mixed oxyhydride of at least one rare earth and at least one metallic element other than a rare earth element as defined in one of claims 1 to 15; and
- des moyens d'acheminement d'un alcane à ladite anode.means for conveying an alkane to said anode.
24. Pile à combustible selon la revendication 23, comprenant des moyens de régulation de la température de fonctionnement à une température inférieure à 200° C.24. Fuel cell according to claim 23, comprising means for regulating the operating temperature at a temperature below 200 ° C.
25. Pile à combustible selon la revendication 23, pour un fonctionnement à température ambiante, qui est dépourvue de moyens de - - -chauffage. 25. Fuel cell according to claim 23, for operation at ambient temperature, which is devoid of - - - heating means.
26. Pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, où l'anode est essentiellement constituée par ledit oxyhydrure mixte.26. Fuel cell according to any one of claims 23 to 25, wherein the anode consists essentially of said mixed oxyhydride.
27. Pile à combustible selon l'une quelconque des revendications 23 à 25, où l'anode comprend ledit oxyhydrure mixte à l'état supporté sur un support à base d'un oxyde métallique. Fuel cell according to any of claims 23 to 25, wherein the anode comprises said mixed oxyhydride supported on a metal oxide support.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016502972A (en) * 2013-01-10 2016-02-01 サントレ ナティオナル ド ラ ルシェルシェ シアンティフィク Method for hydrogen production

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2446879C1 (en) * 2010-10-07 2012-04-10 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Catalyst for steam reforming hydrocarbons and method of producing said catalyst

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0208405A1 (en) * 1985-05-31 1987-01-14 The British Petroleum Company p.l.c. Rare earth oxyhydrides and processes for their production
EP0273575A2 (en) * 1986-11-21 1988-07-06 The British Petroleum Company p.l.c. Process for the hydrogenation of unsaturated organic compounds using solid catalysts
FR2694015A1 (en) * 1992-07-27 1994-01-28 Bp Elf Dunkerque Raffinerie Selective hydrogenation of vegetable oils for lubricants and food prod. mfr. - uses a heterogeneous catalyst contg. rare earth oxide and nickel, activated by redn., etc.
US5411927A (en) * 1992-08-14 1995-05-02 Council Of Scientific & Industrial Research Process of preparing composite catalysts for production of synthesis gas by oxidative conversion of methane or natural gas
FR2846648A1 (en) * 2002-10-31 2004-05-07 Centre Nat Rech Scient Solid mixed oxide compositions comprising a rare earth, zirconium and one or more other metallic elements useful for the storage of hydrogen, notably in fuel cells

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0208405A1 (en) * 1985-05-31 1987-01-14 The British Petroleum Company p.l.c. Rare earth oxyhydrides and processes for their production
EP0273575A2 (en) * 1986-11-21 1988-07-06 The British Petroleum Company p.l.c. Process for the hydrogenation of unsaturated organic compounds using solid catalysts
FR2694015A1 (en) * 1992-07-27 1994-01-28 Bp Elf Dunkerque Raffinerie Selective hydrogenation of vegetable oils for lubricants and food prod. mfr. - uses a heterogeneous catalyst contg. rare earth oxide and nickel, activated by redn., etc.
US5411927A (en) * 1992-08-14 1995-05-02 Council Of Scientific & Industrial Research Process of preparing composite catalysts for production of synthesis gas by oxidative conversion of methane or natural gas
FR2846648A1 (en) * 2002-10-31 2004-05-07 Centre Nat Rech Scient Solid mixed oxide compositions comprising a rare earth, zirconium and one or more other metallic elements useful for the storage of hydrogen, notably in fuel cells

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHAN, WENJUAN ET AL: "Reduction property and catalytic activity of Ce1-XNiXO2 mixed oxide catalysts for CH4 oxidation", APPLIED CATALYSIS, A: GENERAL , 246(1), 1-9 CODEN: ACAGE4; ISSN: 0926-860X, 2003, XP002338099 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016502972A (en) * 2013-01-10 2016-02-01 サントレ ナティオナル ド ラ ルシェルシェ シアンティフィク Method for hydrogen production

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