Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Dekomposisi katalitik metana adalah salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen dan nanokarbon bermutu dan bernilai ekonomi tinggi secara simultan. Persamaan kinetika yang akurat dalam merepresentasikan reaksi dekomposisi katalitik metana diperlukan dalam pemodelan kinetika, desain reaktor, dan scale-up reaktor, maka dilakukan penelitian kinetika reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan reaktor katalis Ni/Cu/Al2O3 terstruktur model parallel flat plate. Penelitian diawali dengan memformulasikan beberapa model persamaan kinetika dengan pendekatan analisis kinetika mikro (adsorpsi isotermis). Masing-masing model persamaan kinetika kemudian diuji dengan data kinetika yang diperoleh secara eksperimental. Data kinetika eksperimental diambil dengan variasi temperature dari 650 _C sampai 750 _C pada tekanan amosferik. Hasil pengujian model persamaan kinetika dengan data kinetika menunjukkan bahwa model kinetika yang memiliki keakuratan tertinggi dalam merepresentasikan kondisi reaksi dekomposisi katalitik metana adalah model persamaan kinetika dengan adsorpsi sebagai tahap pembatas laju reaksi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan katalis Ni/Cu/Al2O3, energi aktivasi yang diperoleh adalah sebesar 15 kJ/mol dan faktor frekuensi sebesar 115 x 106. Hasil penelitian juga menunjukkan terjadinya deaktivasi katalis akibat deposit karbon pada permukaan katalis sehingga ditentukan pula model persamaan kinetika yang melibatkan deaktivasi katalis dengan persamaan laju deaktivasi orde nol.

---

Methane Catalytic Decomposition is one of the alternatives to produce qualified and expensive hydrogen and nanocarbon simultaneously. An accurate kinetic equation in representing methane catalytic decomposition reaction is needed in kinetic modelling, reactor design, and reactor scale up. Thus, A research on methane catalytic decomposition reaction using structured Ni/Cu/Al2O3 catalytic reactor with parallel flat plate model is conducted.

The research was initiated by formulating several kinetics equation model using micro kinetic analysis approach (isotermic adsorption). Each model then tested using kinetic data acquired from the experiment. The kinetic experimental data was varied in temperature range from 650 _C to 750 _C on atmospheric pressure.

The result shows that kinetic model which has the highest accuracy in representing methane catalytic decomposition reaction condition is the kinetic equation model with adsorption as the rate limiting step.

The results also shows that methane catalytic decomposition reaction using Ni/Cu/Al2O3 catalyst, the energy activation acquired is 15 kJ/mol and 115 x 106 frequency factor.

The result also shows catalyst deactivation due to carbon deposit on the catalyst surface, therefore, catalyst deactivation is involved in kinetic equation model with zero order decay rate law."

"Produksi karbon nanotube yang memiliki nilai komersil sekaligus hidrogen sebagai bahan bakar ramah lingkungan dapat dilakukan melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Untuk memproduksinya pada skala komersil dibutuhkan studi kinetika untuk memperoleh parameter kinetika reaksi yang berguna untuk keperluan perancangan reaktor. Pada penelitian ini, dilakukan preparasi katalis Ni/Cu/Al yang dilapiskan pada substrat katalis gauze. Percobaan pendahuluan dilakukan untuk memperoleh daerah kinetika yang tidak dipengaruhi oleh fenomena perpindahan massa dan panas, dengan memvariasikan laju alir pada rentang 15-23 ml/menit pada suhu 650oC. Uji kinetika reaksi pada tekanan 1 atm dan variasi suhu 650-750oC dilakukan untuk memperoleh data kinetika. Data kinetika lalu diuji dengan model kinetika mikro yang diturunkan dari mekanisme reaksi permukaan katalis. Model kinetika yang paling sesuai menunjukkan tahap penentu laju reaksi dekomposisi metana. Hasil penelitian uji kinetika menunjukkan bahwa tahap penentu laju reaksi dekomposisi metana adalah tahap reaksi permukaan dimana terjadi pelepasan 1 molekul H dari molekul metana yang teradsorpsi pada inti aktif katalis. Energi aktivasi yang diperoleh sebesar 19,3 kJ/mol. Deaktivasi katalis terjadi pada reaksi sehingga diperlukan suatu faktor koreksi terhadap persamaan laju reaksi.

---

Production of carbon nanotubes which has high commercial values together with hydrogen as green energy can be done by catalytic decomposition of methane. Producing hydrogen and carbon nanotubes into commercial scale needs a kinetic study in order to get the kinetic reaction parameters which is useful for design of reactor. In this research, preparation of gauze wire as substrat of Ni/Cu/Al catalyst was done by coating the Ni/Cu/Al catalysts to the wire.

Initial experiment has been done to obtain the kinetics area which is not controlled by mass and heat transfer, by making variation of the flowrate in the range of 15-23 ml/minutes at the temperatur of 650oC. Kinetics evaluation was done at the pressure of 1 atm and the temperatur range of 650-750oC to obtain kinetics data. This data next will be evaluated by the model of micro kinetics that has been formulated by reaction mechanism of the surface of catalysts. The best kinetic model that fits with the data means that the reaction is the rate limiting step of methane decomposition.

The result of kinetic study shows that the rate limiting step is the surface reaction when a molecule of hydrogen released from the methane which is adsorbed in active site of catalysts. The activation energy obtained is 19,3 kJ/mol. Catalysts deactivation occurs in this reaction, so that it is necessary to make a correction of the rate laws."

"Penelitian dilakukan untuk melakukan uji kinerja reaktor katalis terstruktur pelat untuk produksi carbon nanotube dan hidrogen melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Katalis yang digunakan adalah katalis Ni-Cu-Al dengan perbandingan molar 2:1:1. Reaksi dekomposisi katalitik metana dilakukan pada suhu 700oC selama 5 jam, dengan variasi space time 0,0006; 0,0032; 0,006 gr min/mL. Hasil uji kinerja tertinggi didapatkan pada space time 0,006 gr min/mL dengan konversi metana tertinggi 83,01% , kemurnian hidrogen tertinggi 70,23% , dan yield karbon 2,5 gr/gr katalis. Carbon nanotube yang dihasilkan memiliki diameter dalam 7,5-15 nm dan berbentuk Y-junction.

---

AbstractThe purpose of this research is to test the performance of plate structured catalyst to produce carbon nanotube and hydrogen via catalytic decomposition of methane. In this research, catalyst of Ni-Cu-Al with the molar ratio by 2:1:1 was used. The decomposition reaction took place at 700oC temperature for 5 hours, using 0,0006; 0,0032; and 0,006 gr min/mL space time variations. The maximum performance space-time was 0,006 gr min/mL with 83,01% for the highest number of methane conversion, 70,23% for the highest number of hydrogen purity, and 2,5 gr C/ gr catalyst carbon yield. The carbon nanotubes produced from the research were Y-junction-shaped and have 7,5-15 nm inner diameter.;"

"Optimasi desain reaktor merupakan salah satu tahap penting dalam usaha peningkatan produksi karbon nanotube dan hidrogen melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Untuk mendukung hal ini, maka diperlukan suatu persamaan kinetika matematis yang akurat dan berlaku untuk kondisi operasi yang lebar. Pada penelitian, dilakukan studi kinetika reaksi dekomposisi katalitik metana menggunakan katalis Ni-Cu-Al dengan target komposisi 2:1:1 yang dipreparasi dengan metode kopresipitasi menggunakan presipitan larutan sodium karbonat.Penelitian diawali dengan memformulasikan beberapa model persamaan kinetika dengan pendekatan analisis kinetika mikro (adsorpsi isotermis). Masing-masing model persamaan kinetika kemudian diuji dengan data kinetika yang diperoleh secara eksperimental. Data kinetika eksperimental diambil dengan variasi temperatur dari 650 °C sampai 750 °C pada tekanan amosferik kemudian data tersebut lalu diuji dengan model kinetika mikro yang diturunkan dari mekanisme reaksi permukaan katalis dan didapat model kinetika yang paling representatif dengan eksperimen adalah model kinetika reaksi adsorpsi metana sebagai tahap pembatas laju reaksi dengan energi aktivasi yang dibutuhkan 40.6 kJ/mol dan faktor pra-eksponensial sebesar 0.02.

---

Optimization of reactor design is one important step in efforts to increase production of carbon nanotubes and hydrogen via methane catalytic decomposition reaction. To support this, it needs an accurate mathematical kinetic equation and is valid for a wide operating conditions. In the study, carried out the reaction kinetics study of catalytic decomposition of methane using the catalyst Ni-Cu-Al with a target composition of 2:1:1 which was prepared with coprecipitation method using sodium carbonate as a precipitating solution.

The research began by formulating a model kinetic equation with kinetic microanalysis approach (adsorption isotherm). Each kinetic equation model was then tested with kinetic data obtained experimentally. Experimental kinetic data were taken with temperature variation from 650 °C to 750 °C at atmospheric pressure Then data can then be tested with a micro kinetic model derived from the surface of the catalyst and the reaction mechanism obtained the most representative model of the kinetics experiment is a model adsorption of methane as a limiting step reaction rate with activation energy 40.6 kJ / mol and pre-exponential factor of 0.02."

"Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan rancangan reaktor katalis terstruktur pelat sejajar yang digunakan untuk memproduksi nanokarbon dan hidrogen melalui reaksi dekomposisi katalitik metana. Katalis yang digunakan adalah katalis multimetal Ni-Cu-Al 3:2:1. Pada reaktor katalis terstruktur pelat sejajar ini dilakukan pengujian untuk 20 menit dan 355 menit reaksi. Pada 20 menit reaksi, konversi metana tertinggi yang didapat adalah 70,16% dengan kemurnian hidrogen 74,29% dan yield karbon 2,58 gram. Pada 355 menit reaksi, didapatkan bahwa konversi metana mengalami penurunan dari 76,15% hingga 46,06% dan naik kembali pada menit ke-235 sebesar 59,90% kemudian cenderung stabil setelah menit ke-235. Pada 6 jam reaksi uji stabilitas, yield karbon yang dihasilkan 17,25 gram.

---

The purpose of this research is to construct plate catalyst structured to produce nanocarbon and hydrogen with catalytic decomposition of methane. Catalyst which is used in this research is multimetal catalyst, Ni-Cu-Al 3:2:1. Two experiment that had already done were twenty minutes and 355 minutes reactions. The highest conversion of methane is 70,16% and 74,29% hydrogen purity for twenty minutes reaction and yield carbon was 2,58 gram. For 355 minutes reaction, the conversion of methane decreasing from 76,15% to 46,06% and increase to 59,90%. After that, methane conversion relative stabil. After 355 minutes reaction , yield carbon was 17,25 gram."

"Peningkatan kualitas nanotube karbon dapat dilakukan dengan menggunakan katalis berpenyangga. MgO secara luas telah digunakan sebagai penyangga katalis Fe untuk menghasilkan nanotube karbon berkualitas baik. Disisi lain, penelitian Ni berpenyangga MgO belum banyak digunakan padahal Ni merupakan logam yang paling aktif dalam reaksi dekomposisi metana. Untuk itu penelitian dilakukan untuk mengkaji perbandingan kedua katalis tersebut dalam sintesis nanotube karbon. Reaktor yang digunakan untuk reaksi dekomposisi katalitik metana adalah reaktor terstruktur Gauze, sedangkan metode yang digunakan dalam preparasi katalis adalah sol gel dan teknik pelapisan dip coating. Kinerja katalis ditentukan dari konversi metana, kemurnian hidrogen, yield dan karakterisasi nanotube karbon menggunakan SEM. Dari hasil penelitian, diperoleh perbandingan nanotube karbon yang dihasilkan yaitu katalis terstruktur Ni/MgO memberikan konversi metana rata-rata 23.5%, kemunian hidrogen rata-rata 23.9%, yield 9.76 g karbon/g katalis dan karakterisasi nanotube karbon dengan morfologi yang baik. Katalis ini juga mampu bertahan untuk reaksi selama 4.17 jam dengan konversi minimal 16.04%. Katalis terstruktur Fe/MgO memberikan konversi metana rata-rata 10.7%, kemunian hidrogen rata-rata 15.5%, yield 3.45 g karbon/g katalis dan karakterisasi nanotube karbon dengan morfologi yang kurang baik akibat terjadinya aglomerasi partikel Fe. Katalis ini hanya mampu bertahan untuk reaksi selama 2.83 jam dengan konversi minimal sebesar 7.27%.

---

Improvement of Carbon Nanotube (CNT) quality can be obtained by using supported catalyst. MgO has been generally used as support for Fe catalyst to produce CNT with good quality. On the other hand, there is only few research regarding the usage of MgO supported Ni catalyst despite its nature as the most reactive catalyst for catalytic methane decomposition. For that reason, this research has done to compare the two catalysts. Reactor structured Gauze is used for catalytic methane decomposition, sol gel method is used for catalyst preparation and dip coating is used for catalyst coating on substrat. Performance of the two catalysts are determined from methane conversion, hydrogen purity, yield and CNT characterization by SEM. Structured catalyst Ni/MgO gives the average conversion of 23.5%, average hydrogen purity of 23.9%, yield of 9.76 g C/g catalyst and good morfology of CNT. This catalyst can endured for 4.17 hours with the minimum conversion of 16.04%. In comparison, structured Fe/MgO catalyst gives the average conversion of 10.7%, average hydrogen purity of 15.5% and yield of 3.45 g carbon/g catalyst. Moreover, the resulting CNT morfology is not very good due to agglomeration of Fe particles. This catalyst can only endured for 2.83 hours with the minimum conversion of 7.27%."

"Penelitian ini bertujuan memproduksi hidrogen (H2) dan carbon nanotube (CNT) secara simultan melalui reaksi dekomposisi katalitik metana dengan katalis Ni-Cu-AL. Secara garis besar, penelitian dibagi menjadi dua tujuan besar yaitu studi kinetika intrinsik dan pemodelan reaktor. Studi kinetika didekati dengan tiga cara. Model reaktor yang dibuat adalah reaktor pelat sejajar. Studi kinetika dengan internal reaktor pelat sejajar menghasilkan kinetika non-intrinsik. Pelapisan katalis pada pelat sebanyak 4 kali tidak mempunyai pengaruh yang signifikan pada loading katalis.Hasil eksperimen diverifikasi menggunakan kriteria-kriteria limitasi tahanan massa dan panas (eksternal dan internal). Hasil verifikasi menunjukkan bahwa kinetika pelat sejajar tidak mampu mengatasi limitasi tahanan internal. Studi kinetika diperbaiki dengan internal reaktor berupa katalis serbuk. Studi kinetika serbuk menghasilkan kinetika intrinsik. Tetapi hasil ini tidak akurat karena deposisi karbon dihitung melalui neraca karbon terhadap waktu (pendekatan dinamik) padahal rata-rata 43,45% karbon hilang di akhir reaksi. Studi kinetika dilanjutkan menggunakan reaktor yang dilengkapi dengan microbalance. Kinetika model ini dapat mengukur pertambahan karbon sebagai fungsi waktu dan suhu pada tekanan atmosfer.Hasil penelitian sebelum deaktivasi menunjukkan bahwa tahap pembatas laju reaksi adalah tahap adsorpsi. Energi aktivasi yang diperoleh sebesar 67,76 kJ/mol dan faktor pre-eksponensial 5,15 x 1018. Model persamaan kinetika deaktivasi katalis mempunyai persamaan laju deaktivasi orde satu. Reaktor katalis terstruktur pelat sejajar dimodelkan tiga dimensi (3D) kondisi stedi. Model 3 dimensi diselesaikan dengan program aplikasi computional fluid dynamics (CFD) yaitu COMSOL. Konversi metana dan yield hydrogen digunakan sebagai data validasi antara model dan data hasil eksperimen. Hasil simulasi mempunyai persentase kesalahan konversi total metana dan yield H2 berturut-turut 0,77% dan 2,38%. Validasi menunjukkan bahwa hasil model reaktor sesuai dengan data hasil percobaan laboratorium.

---

This study aims to produce hydrogen (H2) and carbon nanotube (CNT) simultaneously through methane decomposition reaction over a Ni-Cu-Al catalyst. The research is divided into two major objectives namely intrinsic kinetics study and reactor modeling. Kinetics studies were approached in three ways. Reactor model is made parallel flat plate reactor.The result of kinetics study using internal reactor parallel-plate was nonintrinsic kinetics. Coating 4 times on the parallel plate had no significant effect on catalyst loading. The experimental results are verified using the criteria for limitation of mass and heat resistance (external and internal). Verification results show that kinetics of parallel-plate are not able to overcome the internal resistance limitation. Kinetics studies corrected with the reactor's internal form of the catalyst powder.This experiment result is not accurate because of carbon deposition is calculated by carbon balance versus time (dynamic approach) whereas the average 43.45% of carbon lost by the end of the reaction. The last study using the reactor which is equipped with a microbalance. This model can measure carbon growth as a function of time and temperature at atmospheric pressure. The results before deactivation suggests that the limiting step is the adsorption. The activation energy of 67.76 kJ/mol and preexponential factor of 5.15 x 1018. Deactivation kinetics model have first order. Parallel-plate structured catalyst reactor is modeled three-dimensional (3D) with steady condition. 3-dimensional model solved by the application program computational fluid dynamics (CFD) namely COMSOL. Methane conversion and hydrogen yield used as validation between model and experimental data. The simulation results have an error percentage of the total methane conversion and H2 yield respectively 0.77% and 2.38%. Validation showed that the model in line with experimental data."

"Reaktor berkatalis pelat sejajar merupakan salah satu reaktor untuk dekomposisi katalitik metana dimana reaktor ini memiliki pressure drop yang rendah serta hasil karbon nanotube yang seragam (well-aligned). Dalam rangka merealisasikan suatu reaktor komersial, diperlukan beberapa informasi mengenai perilaku fluida di dalam reaktor tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi mengenai hidrodinamik, pola aliran serta fenomena perpindahan dan mengetahui pengaruh kondisi operasi terhadap kinerja dari reaktor berkatalis pelat sejajar. Dalam penelitian ini akan divariasikan temperatur, laju alir, tekanan serta komposisi umpan untuk melihat pengaruh variabel-variabel tersebut terhadap naiknya pembentukan karbon yang diwakili oleh penurunan konsentrasi metana.

---

Parallel-plate-structured-catalyst reactor is one of the reactors for the catalytic decomposition of methane which has low pressure drop and the carbon nanotubes are uniform (well-aligned). In order to build a commercial reactor, we need some information about the behavior of the fluid within the reactor.

This research aimed to obtain information about the hydrodynamics, flow pattern and transport phenomena and the effect of operating conditions on the performance of the reactor. In this study, some variable will be vary such as temperature, flow rate, pressure and composition of the feed to see the impact of these variables to increase the formation of carbon are represented by decrease concentration of methane."

"Salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen mumi adalah dengan cara dekomposisi katalitik metana menjadi hidrogen dan nanokarbon berkualitas tinggi. Karbon yang dihasilkan dapat berupa nanotubes atau nanofibers/filaments yang memiliki sifat yang unggul untuk aplikasi sebagai hydrogen storage, komposit, field-emission displays, microscope tips, dan terabit memory, dan lain sebagainya yang memiliki nilai tambah yang tinggi. Beberapa masalah dalam pengembangan proses perengkahan metana secara katalitik adalah yield karbon yang masih rendah dan terjadinya deaktifasi katalis yang disebabkan oleh pembentukan karbon lersebut. Pada penelitian ini, katalis dengan loading nikel tinggi dipreparasi dengan dua metode: Ni-Cu/Al dengan kopresipitasi dan Ni-Cu!Al-Si dengan kopresipitasi-sol gel. Variasi jumlah presipitau NA OH, dan loading Al-Si menyebabkan kekuatan asam katalis yang berbeda, yang berarti kekuatan aktivasi yang berbeda dari katalis tersebut. Katalis Ni-Cu/4Al dan Ni-Cu/11Al, dengan kekuatan asam 2.6 umol/gr kat dan 1.6 umol/gr kat, paling cepat terdeaktivasi masing-masing sclama 140 dan 160 menit. Kedua katalis lersebut memiliki yield karbon yang paling sedikit O.745gr C/gr kat dan l.002gr Cigr kat dan yield hidrogen 0.83 mol/gr kat dan 1.39 mol/gr kat secara berurulan. Katalis Ni-Cu/15 Al, dengan kekuatan asam 6.9|1mol/gr kat, aktif selama 1460 menit dcngan yield karbon 4.976gr Cfgr kat dan yield liidrogen 79.16 mol/'gr kat. Katalis Ni-Cu/22Al merupakan katalis paling efektif dengan kekuatan asain 7.5 pmol/gr kat menghasilkan yield karbon 3.324gr Cfgw: kat dan yield hidrogen 19.91 mol./gr kat hanya dalam waktu 635 menit. Katalis Ni-Cu/Al-Si menunjukkan fenomena yang kurang lebih sama. Semua sampel katalis menunjukkan selektivitas hidrogen berkisar antara 90-98% dan seleklivitas karbon antara 1-8%."

"ABSTRAKProduksi nanotube karbon jenis Single Walled Nanotube Carbon (SWNT) danFew Walled Nanotube Carbon (FWNT) masih sulit untuk dilakukan. Salah satupenyebab utama adalah pemilihan katalis yang kurang tepat. Penelitian inimenggunakan katalis Fe/Mo/MgO untuk menghasilkan SWNT atau FWNT(diameter luar nanotube karbon kurang dari 10 nm). Katalis Fe/Mo/MgOdipreparasi dengan metode sol gel/spray coating. Nanokarbon akan dihasilkanmelalui reaksi dekomposisi katalitik metana pada suhu 850oC dengan katalisFe/Mo/MgO. Hasil penelitian menunjukkan konversi metana tertinggi mencapai97,64% dan yield karbon sebesar 1,48 gc/gkat. Nanokarbon kemudiandikarakterisasi dengan Transmission Electron Microscope (TEM). Nanokarbonyang dihasilkan pada penelitian ini terdiri atas nanotube karbon jenis FWNT(range diameter luar 4,5 nm ? 10 nm). Selain itu, MWNT (Multi Walled NanotubeCarbon, range diameter luar 10 nm ? 89,5 nm), carbon nanofiber, coil nanotube,dan bamboo-shaped carbon juga telah dihasilkan. Jenis nanokarbon yangdihasilkan bukan hanya jenis nanotube karbon disebabkan oleh waktu reaksi yangterlalu panjang serta diameter partikel katalis 20 nm hingga 100 nm yangterdeteksi dari hasil X-Ray Diffraction (XRD) dan Field Emmision ScanningElectron Microscope (FE SEM). Untuk memperbaiki hasil ini, running padapenelitian ini dilakukan sekali lagi dengan waktu reaksi 30 menit dengan waktureduksi 30 menit di suhu 850oC dan suhu kalsinasi 550oC di udara. Hasilnanokarbon yang diperoleh memiliki range diameter luar yang lebih kecil danberkisar antara 8,5 nm hingga 66,85 nm yang terukur pada FE SEM. Namun, jenisnanokarbon belum diketahui berupa FWNT atau MWNT atau nanokarbonlainnya.

---

AbstractProduction of Single Walled Nanotubes Carbon (SWNT) dan Few WalledNanotubes Carbon (FWNT) is really hard to do recently. It occured due toinappropriate catalyst selection. Fe/Mo/MgO catalyst, used in literature, was usedto make nanotubes carbon. Fe/Mo/MgO catalyst was prepared by sol gel/spraycoating method and it would be reacted with methane in 850oC (methanedecomposition catalytic reaction). The research result shows that the highestmethane conversion reached 97,64% and carbon yield is 1,48 gc/gkat.Transmission Electron Microscope (TEM) indicated that the synthesized productwas FWNT (carbon nanotubes with outer diameter between 4,5 nm ? 10 nm),MWNT (Multi Walled Nanotubes Carbon, outer diameter between 10 nm ? 89,5nm), coil nanotube, carbon nanofiber, dan bamboo-shaped carbon. It is happeneddue to longer time reaction and catalyst diameters have range between 20 nm ?100 nm which detected by XRD and SEM characterization. Then, methanedecomposition catalytic reaction to get nanotube carbon was done once again inshorter times (30 minutes), longer time of reduction (40 minutes), and lowercalcination temperature (550oC) in air. FE SEM indicated that range of outerdiameter nanocarbon between 8,5 nm ? 66,85 nm but its types can not bedetermined by FE SEM."