Elaboration de catalyseurs supportés à architectures multiéchelles contrôlées pour les procédés de vaporeformage

Elaboration of supported catalyts with controlled multiscale architectures for steam reforming processes

• Auteur / Autrice : Raphaël Faure
• Direction : Thierry Chartier, Fabrice Rossignol
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux Céramiques et Traitements de Surface
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique et aéronautique (Poitiers2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques
• Jury : Président / Présidente : Angelo Vaccari
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Marc Heintz, Philippe Tailhades

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spinelles

Catalyseurs au rhodium

Catalyseurs

Résumé

L’objectif de la thèse est de fabriquer, via une maîtrise de toutes les étapes du procédé, des catalyseurs supportés à architectures multi-échelles adaptées au vaporeformage industriel. Les phases actives sont composées de particules de rhodium nanométriques correctement dispersées, et stabilisées par ancrage chimique, sur des poudres ultrafines de spinelle MgAl2O4. Les supports macroscopiques sont des mousses d’alumine fabriquées selon une technique spécifique d’imprégnation d’un template organique permettant d’améliorer leur résistance mécanique. Les dépôts de phases actives sur ces mousses d’alumine sont ensuite optimisés (adhérence, épaisseur). Finalement, la fonctionnalité de ces catalyseurs supportés est discutée au regard des contraintes opératoires du procédé de vaporeformage. Il est montré que ces nouveaux catalyseurs sont une alternative prometteuse aux barillets extrudés conventionnels à base de nickel.

This work aims to develop foam-supported catalysts with controlled multiscale architectures suitable for industrial steam-reforming processes. The active phases are made of rhodium nanoparticles carefully dispersed, and chemically anchored, on ultrafine MgAl2O4 powders. The macroscopic supports are alumina foams fabricated by impregnation of polymeric sponge-like templates under a specific route to improve their mechanical strength. The washcoats of the active phases on alumina foams are then optimized (adhesion, thickness). Finally, the functionality of as-obtained supported catalysts is discussed with respect to the operating constraints of steam reforming. It is shown that these new catalysts are promising candidates to replace conventional extruded Ni-based barrels.