第一章.緒論 --------------------------------------------1 第二章.理論與文獻回顧 ----------------------------------2 2-1.反應相關的化學反應方程式 ---------------------------2 2-2.甲烷在觸媒表面吸附的活化過程 -----------------------4 2-3.金屬與擔體作用力與氧空洞催化效應 -------------------8 2-4.導氧離子氧化物與氧空洞擔體 -------------------------9 2-4.1.導氧離子氧化物 -----------------------------------9 2-4.2.氧空洞擔體 --------------------------------------10 2-5.物理組織助觸煤與化學結構助觸煤 --------------------12 2-6.觸媒的選擇 ----------------------------------------14 第三章.研究構想-------------------------------------------15 第四章.實驗方法與步驟 ---------------------------------17 4-1實驗藥品 -------------------------------------------17 4-2.製備方法 ------------------------------------------17 4-2.1.擔體製備 ----------------------------------------17 4-2.2. Ni-Cu/觸媒製備 ---------------------------------18 4-3. 實驗裝置與實驗方法 -------------------------------18 4-3.1.儀器 --------------------------------------------18 4-3.2.水氣於觸媒表面解離產生氫氣實驗步驟 --------------18 4-3.3.二氧化碳程溫氧化實驗步驟 ------------------------19 4-3.4.甲烷蒸氣重組實驗步驟 ----------------------------20 4-3.5.部分二氧化碳氧化甲烷蒸氣重組實驗步驟 ------------21 4-3.6. 不同二氧化碳進料濃度行部分二氧化碳氧化甲烷蒸氣 重組實驗步驟 ------------------------------------22 第五章.實驗結果與討論 ---------------------------------25 5-1水氣於觸媒表面解離產生氫氣實驗 ---------------------25 5-2二氧化碳程溫氧化實驗 -------------------------------29 5-3甲烷蒸氣重組實驗 -----------------------------------35 5-4部分二氧化碳氧化甲烷蒸氣重組實驗 -------------------53 5-5不同二氧化碳進料濃度行部分二氧化碳氧化甲烷蒸氣重 組實驗--------------------------------------------69 5-6各反應相關機制之探討-----------------------------------47 第六章.結論 -------------------------------------------91 參考文獻 -----------------92 圖 目 錄 圖2-1.20wt%Ni-ZrO2水汽前處理之甲烷積碳圖-------------------7 圖2-2..20wt%NiO-ZrO2甲烷積碳圖-----------------------------7 圖2-3.螢石型氧化物之結構--------------------- ------------10 圖4-1.U型石英玻璃反應器 -------------------------------23 圖4-2.反應實驗流程 ------------------------------------24 圖5.2-1 固定鎳含量改變銅擔載在擔體（煅燒1000℃）上 之CO2-TPO圖譜-----------------------------------32 圖5.2-2 固定銅含量改變鎳擔載在擔體（煅燒1000℃）上 之CO2-TPO圖譜-----------------------------------33 圖5.2-3 不同擔載量金屬於SDC（煅燒700℃）上 之CO2-TPO圖譜-----------------------------34 圖5.3-1□漀R下各觸媒的甲烷轉化率（％）對溫度關係圖-------40 圖5.3-2□漀R下各觸媒的甲烷轉化速率對溫度關係圖-----------41 圖5.3-3□漀R下各觸媒的水氣轉化率（％）對溫度關係圖-------42 圖5.3-4□漀R下各觸媒的水氣轉化速率對溫度關係圖-----------43 圖5.3-5□漀R下各觸媒的氫氣生成速率對溫度關係圖-----------44 圖5.3-6□漀R下各觸媒的一氧化碳生成速率對溫度關係圖-------45 圖5.3-7□漀R下各觸媒的二氧化碳生成速率對溫度關係圖-------46 圖5.3-8 行SR下各觸媒的水氣轉化速率與甲烷轉化速率比值對溫度 關係圖------------------------------------------47 圖5.3-9 行SR下各觸媒的氫氣穻迅t率與甲烷轉化速率比值對溫度 關係圖-------------------------------------------48 圖5.3-10 行SR下各觸媒的一氧化碳生成速率與甲烷轉化速率比值對 溫度關係圖---------------------------------------49 圖5.3-11 行SR下各觸媒的二氧化碳生成速率與甲烷轉化速率比值對 溫度關係圖---------------------------------------50 圖5.3-12 行SR下根據Mass Balance 計算出的各觸媒的積碳生成速率 對溫度關係圖-------------------------------------51 圖5.3-13 行SR下根據Mass Balance計算出的各觸媒的積碳生成速率 與甲烷轉化速率比值對溫度關係圖-------------------52 圖5.4-1□潢O2-SR下各觸媒的甲烷轉化率（％）對溫度關係圖---64 圖5.4-2□潢O2-SR下各觸媒的甲烷轉化速率對溫度關係圖-------65 圖5.4-3□潢O2-SR下各觸媒的水氣轉化率（％）對溫度關係圖---66 圖5.4-4□潢O2-SR下各觸媒的水氣轉化速率對溫度關係圖-------67 圖5.4-5□潢O2-SR下各觸媒的氫氣生成速率對溫度關係圖-------68 圖5.4-6□潢O2-SR下各觸媒的一氧化碳生成速率對溫度關係圖---69 圖5.4-7□潢O2-SR下各觸媒的二氧化碳生成速率對溫度關係圖---70 圖5.4-8□潢O2-SR下各觸媒的水氣轉化速率與甲烷轉化速率比值對 溫度關係圖---------------------------------------71 圖5.4-9□潢O2-SR下各觸媒的氫氣生成速率與甲烷轉化速率比值對 溫度關係圖---------------------------------------72 圖5.4-10 行CO2-SR下各觸媒的一氧化碳生成速率與甲烷轉化速率比 值對溫度關係圖-----------------------------------73 圖5.4-11□潢O2-SR下各觸媒的二氧化碳生成速率與甲烷轉化速率比 值對溫度關係圖-----------------------------------74 圖5.4-12 行CO2-SR下根據Mass Balance在CH4/H2O＝1下計算出的各 觸媒的積碳生成速率對溫度關係圖-------------------75 圖5.4-13 行CO2-SR下根據Mass Balance在CH4/H2O＝1下計算出的各 觸媒的積碳生成速率與甲烷轉化速率比值對溫度關係圖-76 圖5.5-1□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之甲烷轉化率（％）對溫度關係 圖-----------------------------------------------75 圖5.5-2□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之甲烷轉化速率對溫度關係圖---------------------------------------------------------76 圖5.5-3□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之水氣轉化率（％）對溫度關係 圖-----------------------------------------------77 圖5.5-4□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之水氣轉化速率對溫度關係圖 ------------------------------------------------78 圖5.5-5□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之氫氣生成速率對溫度關係圖 ------------------------------------------------79 圖5.5-6□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之一氧化碳生成速率對溫度關係 圖----------------------------------------------80 圖5.5-7□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之二ざ狴穻迅t率對溫度關係 圖----------------------------------------------81 圖5.5-8□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之水氣轉化速率與甲烷轉化速率 比值對溫度關係圖--------------------------------82 圖5.5-9□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之氫氣生成速率與甲烷轉化速率 比值對溫度關係圖--------------------------------83 圖5.5-10□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳 部分氧化甲烷蒸氣重組反應之一氧化碳生成速率與甲烷 轉化速率比值對溫度關係圖----------------------84 圖5.5-11□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳 部分氧化甲烷蒸氣重組反應之二氧化碳生成速率與甲烷 轉化速率比值對溫度關係圖----------------------85 圖5.5-12□睅渧ass Balance 計算出的以2wt %Ni/SDC觸媒行不同 二氧化碳進料量的二氧化碳部分氧化甲烷蒸氣重組反應 之積碳生成速率對溫度關係圖---------------------86 圖5.5-13□睅渧ass Balance 計算出的以2wt %Ni/SDC觸媒行不同 二氧化碳進料量的二氧化碳部分氧化甲烷蒸氣重組反應 之積碳生成速率與甲烷轉化速率比值對溫度關係圖---87 圖5.6 以銅鎳雙金屬觸媒擔載於導氧離子擔體SDC上行使SR以及CO2- SR反應機制示意圖-----------------------------------91 表 目 錄 表5.1 不同溫度下通水氣於觸媒表面行解離反應之出口氫氣濃度比 較--------------------------------------------------27 表5.2 SDC燒結溫度與表面積之關----------------------------31 表5.3□U觸媒的N/M值對溫度關係圖--------------------------37 表5.4-1□各觸媒的N/M值對溫度關係圖-----------------------68 表5.4-2 各觸媒於各反應後的總積碳量-----------------------68 表5.5-1 以2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部分 氧化甲烷蒸氣重組反應之反應後的總積碳量-----------88 表5.5-2□H2wt %Ni/SDC觸媒行不同二氧化碳進料量的二氧化碳部 分氧化甲烷蒸氣重組反應之N/M值對溫度關-----------88