Utilisation chimique du CO2 par reformage à sec du méthane : développement de catalyseurs à base de métaux non nobles sur argiles naturelles et synthétiques

CO2 Chemical Utilization through Dry Reforming of Methane : Development of Non-Noble Metals Catalysts Supported on Natural and Synthetic Clays

• Auteur / Autrice : Hongrui Liu
• Direction : Patrick Da Costa, María Elena Gálvez Parruca
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie chimique
• Date : Soutenance le 01/10/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Jean Le Rond d'Alembert (Paris ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : François Garin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Siméon Cavadias
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Catherine Batiot-Dupeyrat, Éric Marceau

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyseurs au nickel

Hydrogène

Gaz de synthèse

Reformage catalytique

Mots clés libres

Reformage à sec du méthane

Gaz de synthèse

Production d'hydrogène

Catalyseurs au nickel

Argile naturelle

Argile synthétique

Dry reforming of methane

Syngas

Hydrogen production

Nickel catalysts

Natural clay

Synthetic clay

Résumé

Notre stratégie de développement «croissance à tout prix» a causé de nombreux problèmes environnementaux. Ainsi, la dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles tels que le pétrole est encore plus élevée. On se doit de réduire cette dépendance. Parmi les stratégies permettant de réduire cette dépense on peut citer la production d'hydrogène, de gaz de synthèse ou d'autres produits utilisant du CO2 et/ou du CH4. L’utilisant de ces derniers est l'un des moyens prometteurs de convertir les gaz à effet de serre en produits chimiques est le procédé de reformage à sec du méthane. Ainsi, cette thèse vise à proposer de nouveaux supports utilisant de différents promoteurs pour améliorer la sélectivité et la stabilité des catalyseurs à base de nickel pour le reformage à sec du méthane ; et à analyser les performances catalytiques des catalyseurs préparés en associant les effets de température avec des caractérisations physico-chimiques telles que la mesure de surface, la diffraction des rayons X, et la désorption programmée à la température du CO2. Tout d'abord, différents promoteurs avec du nickel ont été imprégnés sur une argile naturelle ou de l’argile modifiée Fe/Cu de Tunisie. Deuxièmement, les catalyseurs dérivés de l'argile synthétique ont été préparés par une méthode de co-précipitation pour rechercher les influences de la structure sur le DRM. Enfin, les catalyseurs ayant la même composition que d'excellents catalyseurs dérivés de Ni-hydrotalcite ont été synthétisés mécaniquement par broyage planétaire pour comparer l'effet de la vitesse de rotation et de la préparation à des synthèses classiques.

The development strategy of “growth-at-any-cost” has not been applied to the current development with the increased attention of various countries to environmental issues. But the dependence on fossil fuels such as petroleum will be still high in a short period of time based on the consideration of economic and social development. Thus, the focus on the production of hydrogen, syngas or other products using CO2 and/or CH4 that has attracted more attention in chemical products is the process of dry reforming of methane. Thus, this research focuses on proposing new supports loaded with different promoters to enhance the catalytic selectivity and stability of nickel-based catalysts for dry reforming of methane, and analyze the catalytic performance of prepared catalysts by associating temperature effects with multiple characterizations such as Brunauer-Emmett-Teller, X-ray diffraction, and CO2-temperature programmed desorption. First, different promoters with nickel are impregnated on natural clay or Fe/Cu-modified clay from Tunisia. Second, the synthetic clay derived catalysts are prepared by co-precipitation method to research the influences of structure on the DRM. In the end, the catalysts having the same composition as excellent Ni-hydrotalcite derived catalysts are further synthesized by ball milling to compare the effect of rotational speed and preparation.