การพัฒนาเทคโนโลยีที่เหมาะสมและต้นแบบสำหรับการทำความสะอาดก๊าซชีวภาพและการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ

บทคัดย่อ

โครงการนี้ได้ทำการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนโดยใช้วัตถุดิบก๊าซชีวภาพจากบ่อขยะโดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ส่วนคือส่วนการทำความสะอาดก๊าซชีวภาพ และส่วนการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพที่บำบัดแล้ว ในส่วนการทำความสะอาดก๊าซชีวภาพนั้น มุ่งเน้นพัฒนาต้นแบบระบบหอดูดซึมแบบเปียกที่มีประสิทธิภาพในการลดปริมาณก๊าซปนเปื้อน (CO2 และ H2S) ในก๊าซชีวภาพ โดยกำหนดค่าเป้าหมาย (Gout 20 l/min, <10%CO2 และ 8 ppm H2S) ด้วยการศึกษาความสัมพันธ์ของตัวแปรแตกต่างกัน ที่มีต่อประสิทธิภาพการบำบัดก๊าซ CO2 และ H2S ด้วยต้นแบบในระดับห้องปฏิบัติการ (Gout 10 l/min) ที่ซึ่งสภาวะที่เหมาะสมถูกนำมาออกแบบ จัดสร้างและทดสอบประสิทธิภาพการทำงานชุดต้นแบบทำความสะอาดก๊าซในระดับขยาย (Gout >10 l/min) ภายใต้สภาวะการใช้งานจริง เพื่อให้ได้ชุดต้นแบบที่มีความพร้อมเหมาะสมและตรงต่อการใช้งานกลุ่มเป้าหมาย จากผลการทดสอบบ่งชี้ความเป็นไปได้ในการใช้สารดูดซึมชนิด NaOH ร่วมกับชุดระบบดูดซับแบบเปียกระดับขยายที่พัฒนาขึ้นสำหรับทำความสะอาดก๊าซชีวภาพ และเพื่อครอบคลุมทุกปัจจัยที่มีผลต่อการนำไปใช้งานจริง ในส่วนของการผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพที่บำบัดแล้วนั้น คณะวิจัยได้พัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้น โดยเลือกใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาในกลุ่ม Ce-ZrO2 (Ce:Zr = 3:1) เพื่อทำการ Pre-reforming ในเบื้องต้น เนื่องจากตัวเร่งปฏิกิริยาในกลุ่มนี้มีความต้านทานต่อการเสื่อมสภาพจาก Carbon deposition และ Sulphur poisoning สูงมาก และสามารถจัดการกับสาร VOCs ที่ปนเปื้อนอยู่ในก๊าซชีวภาพได้เป็นอย่างดี โดยใช้ควบคู่กับ Ni/Al2O3 ที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในเชิงการค้าพบว่าสามารถผลิตไฮโดรเจนได้ yield สูงสุดที่ 65.8% งานในส่วนสุดท้ายคือการออกแบบและสร้างระบบต้นแบบผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพที่มีขนาดการผลิตไฮโดรเจน 20 ลิตรต่อนาที คณะวิจัยได้พัฒนาและออกแบบเตาปฏิกรณ์ที่ใช้กระบวนการ steam reforming และ water gas shift ในการผลิตไฮโดรเจนตามสภาวะที่ทำการศึกษาและได้กล่าวไว้เบื้องต้น โดยคณะวิจัยได้สร้างระบบเตาปฏิกรณ์ที่บรรจุตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นที่เรียบร้อย และทำการออกแบบระบบโครงสร้างภายนอกของเตาปฏิกรณ์เพื่อให้สามารถทำอุณหภูมิสูงและคงที่ได้ถึง 800 องศาเซลเซียสสำหรับกระบวนการ steam reforming และ 400 องศาเซลเซียสสำหรับกระบวนการ water gas shift โดยทำการออกแบบ ในลักษณะแบ่งชั้นเพื่อให้สามารถจัดการการไล่ระดับอุณหภูมิอย่างดี รวมถึงออกแบบระบบป้อนก๊าซจากระบบบำบัดก๊าซชีวภาพเข้าสูงเตาปฏิกรณ์อย่างมีประสิทธิภาพ คำสำคัญ ระบบทำความสะอาดก๊าซชีวภาพ การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซชีวภาพ

คำสำคัญ

ระดับความพร้อมของโครงการ