Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Dekomposisi katalitik metana adalah salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen dan nanokarbon bermutu tinggi secara simultan. Nanokarbon banyak diaplikasikan dalam penyimpanan hidrogen, support katalis, alat penyimpan memory, penyimpanan emisi, dan industri polimer, sedangkan hidrogen dapat digunakan sebagai umpan pada sel bahan bakar (fuel cell) yang ramah lingkungan karena apabila dibakar tidak menghasilkan polutan. Masalah yang biasanya timbul dalam reaksi dekomposisi katalitik metana ini adalah terjadinya deaktivasi katalis akibat deposit karbon dan terjadinya pressure drop di dalam reaktor. Penelitian ini bertujuan menguji kinerja reaktor dengan katalis terstruktur untuk mengatasi pressure drop di dalam reaktor. Katalis Ni-Cu-Al dipreparasi dengan menggunakan metode sol-gel dengan perbandingan atomik 2:1:1. Katalis ini dilapisi pada kawat stainless steel yang telah dibentuk dengan metode dip coating. Reaksi dilakukan dengan mengalirkan metana ke dalam reaktor pada temperatur 650°C dan 700°C serta tekanan atmosferik. Produk gas dianalisis dengan menggunakan gas chromatography yang terpasang secara online dengan aliran keluar reaktor. Penggunaan katalis terstruktur pada dua temperatur berbeda ini dapat menghasilkan konversi metana hingga 87.55 % dan 94.87%. Produk dari reaksi dekomposisi katalitik metana berupa hidrogen memiliki kemurnian hingga 87.53% dan 95.14%. Karbon yang dihasilkan memiliki yield 28.45 dan 32.85 gr karbon/gr katalis untuk waktu reaksi 8.4 jam. Untuk reaksi selama 33 jam menghasilkan 201 gr karbon/gr katalis. Karakterisasi dengan menggunakan TEM menunjukkan karbon yang dihasilkan berbentuk nanotube dengan diameter 50-100. Pada reaktor dengan katalis terstruktur ini tidak terjadi pressure drop yang dapat mengakibatkan berakhirnya reaksi. Reaksi berakhir karena katalis sudah terdeaktivasi akibat tertutupnya permukaan katalis oleh deposit karbon. Lifetime katalis dapat mencapai 33 jam dan masih dapat berlanjut.

---

Methane decomposition is an alternative way to produce high quality carbon nanotubes (CNTs) and hydrogen simultaneously. CNTs can been used for various applications such as hydrogen storage, electronic device, composite materials, field emission source, and catalyst support. Hydrogen can be used as the future clean energy resource such as for fuel cells, which doesn't emit pollutants when combusted. The problem often found in methane catalytic decomposition is the presence of pressure drop. This problem is expected to be solved by designing a structured catalyst reactor.

In this experiment, Ni-Cu-Al catalyst is prepared by sol-gel method. Stainless steel wiremesh is coated with catalyst by dip coating method and put into a quartz tube reactor. The experiment was done at 650°C and 700°C with atmospheric pressure. Methane is fed into the reactor and decomposed by the catalyst. An online chromatograph is used to detect the gas products. The morphology of CNTs is characterized by TEM. The use of structured catalyst in these two different temperature gives conversion of methane up to 87.55 % and 94.87%. Hydrogen as the product has a purity of 87.53% dan 95.14% .

The carbon yields are 28.45 and 32.85 gr carbon / gr catalyst for 8.4 hours of reaction. For 33 hours of reaction, the yield becomes 201 gr carbon/ gr catalyst. TEM characterization shows that the diameter of CNTs are between 50-100 nm for both cases. Pressure drop isn't found in this structured catalyst reactor which could end the reaction. The reaction ends when the catalyst is deactivated due to carbon deposit on the catalyst. The lifetime of the catalyst can reach 33 hours and can still continue."

"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.;"

"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."

"Scale-up reaktor katalis terstruktur gauze untuk memperoleh 1 kg/hari nanokarbon dengan prinsip geometric similarity menghasilkan laju alir metana 140 L/h, diameter reaktor 8 cm, panjang reaktor 32 cm, diameter gauze 0,64 mm, jumlah mesh/inch 10, dan luas permukaan katalis 2938,982 cm 2. Penelitian ini bertujuan untuk memproduksi nanokarbon dan hidrogen dengan katalis terstruktur gauze melalui reaksi dekomposisi katalitik metana dengan katalis Ni-Cu-Al. Pada reaktor katalis terstruktur gauze ini dilakukan uji aktifitas selama 20 menit dan uji stabilitas selama 17 jam pada suhu 700°C. Untuk uji stabilitas dengan 20 L/jam metana, konversi metana tertinggi adalah 96,77% dan kemurnian hidrogen tertinggi adalah 97,46%. Yield karbon yang dihasilkan oleh 1,83 gram katalis adalah 170,36 gram karbon. Untuk uji aktivitas dengan laju alir metana 6 L/jam diperoleh konversi metana tertinggi adalah 76,1% dan kemurnian hidrogen tertinggi adalah 79,3%. Yield karbon yang dihasilkan oleh 1,81 gram katalis adalah 57,34 gram karbon. Dari hasil percobaan diperoleh bahwa kapasitas reaktor ini adalah 393,19 gram/hari.

---

Scale-up of gauze-type structural catalyst reactor to produce 1 kg/day nanocarbon by geometric similarity results in 140 L/h methane flow, 8 cm reactor diameter, 32 cm reactor length, 0,64 mm gauze diameter, 10 meshes/inch, and 2938,982 cm2 catalyst surface area. The purpose of this experiment is to produce nanocarbon and hydrogen by gauze-type structural catalyst through catalytic decomposition of methane with Ni-Cu-Al catalyst. Two experiment that have already done are stability test for 17 hours and activity test for 20 minutes at 700°C. In stability test with 20 L/h methane flow, the highest conversion of methane is 96,77% and the highest hydrogen purity is 97,46%. Yield carbon that produced by 1,83 gram catalyst is 170,36 gram carbon. In activity test with 6 L/h methane flow, the highest conversion of methane is 76,1% and the highest hydrogen purity is 79,3%. Yield carbon that produced by 1,81 gram catalyst is 57,34 gram carbon. From the experiment, the production capacity of the reactor is 393,19 gram C/day."

"Evaluasi dan perbaikan desain scale-up reaktor katalis terstruktur gauze untuk memperoleh 1 kg/hari nanokarbon dengan prinsip geometric similarity. Menggunakan basis data scale up laju alir metana 140 L/h, diameter reaktor 8 cm, panjang reaktor 32 cm, diameter wire 0,64 mm, jumlah mesh/inch 10, dan luas permukaan katalis 2938,982 cm2. Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki desain reaktor dan sistem produksi pada reaktor dengan katalis terstruktur wire melalui reaksi dekomposisi katalitik metana dengan katalis Ni-Cu-Al untuk memproduksi nanokarbon dan hidrogen. Pada reaktor katalis terstruktur wire ini dilakukan uji kinerja selama 860 menit pada suhu 700_C. Konversi metana tertinggi adalah 41,66% dan kemurnian hidrogen tertinggi adalah 30,45%. Yield karbon yang dihasilkan oleh 4,71 gram katalis adalah 179,15 gram karbon.

---

Evaluation and improvement design of Scale-up of gauze-type structural catalyst reactor to produce 1 kg/day nanocarbon by geometric similarity. Seize on scale up data, 140 L/h methane flow, 8 cm reactor diameter, 32 cm reactor length, 0,64 mm wire diameter, 10 meshes/inch, and 2938,982 cm2 catalyst surface area. The purpose of this experiment is to improve reactor design and production system by gauze-type structural catalyst reactor through catalytic decomposition of methane with Ni-Cu-Al catalyst. Performance experiment that have already done during 860 minutes at 700_C are stability test for 17 hours and activity test for 20 minutes of gauze structural catalyst at 700_C. The highest conversion of methane is 41,66% and the highest hydrogen purity is 30,45%. Yield carbon that produced by 4,71 gram catalyst is 179,15 gram carbon."

"Dekomposisi katalitik metana adalah salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen dan nanokarbon bermutu tinggi. Penggunaan reaktor unggun tetap untuk reaksi dekomposisi metana masih menjadi pilihan karena desainnya yang ekonomis dengan konversi dan yield yang cukup besar. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kinerja reaktor unggun tetap skala laboratorium dengan menggunakan dimensi jumlah loading katalis yang lebih besar untuk menghasilkan karbon nanotube. Penelitian ini menggunakan variasi umpan dan laju alir untuk meninjau pengaruhnya terhadap reaksi dekomposisi katalitik metana. Katalis Ni-Cu-Al dipreparasi menggunakan metode kopresipitasi dengan perbandingan 2:1:1. Reaksi dilakukan dengan mengalirkan umpan yang divariasikan (CH4: H2 = 1:0 dan CH4: H2 = 1:1) pada tekanan atmosferik dengan memvariasikan laju alir ( 65 ml/menit dan 100 ml/menit) dan suhu reaksi 700 ̊ C. Produk gas dianalisis menggunakan gas chromatography yang terpasang secara online. Kinerja reaktor ditinjau dari konversi metana, yield karbon, dan kualitas nanokarbon yang dihasilkan. Adapun berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa kinerja reaktor terbaik ditinjau dari konversi dan yield karbon yang dihasilkan terjadi pada reaksi dengan laju alir umpan 100 ml/menit yang memberikan hasil konversi 99,38 % dan yield karbon 1,21 gr C/gr katalis. Hasil analisis menggunakan TEM menunjukkan bahwa morfologi nanokarbon yang paling baik didapat pada umpan CH4: H2 = 1:1.

---

Catalytic decomposition of methane is an alternative way to produce high quality carbon nanotubes (CNTs). The use of fixed bed reactors for catalytic decomposition of methane are still an option because its economical design with high conversion and yield. This research was perfomed to study laboratory scale fixed bed reactor performance using larger amount of catalyst loading dimension to produce carbon nanotube. This research uses a variation of feed composition and flow rate to review its influence on catalytic methane decomposition reaction. Ni-Cu-Al catalyst is prepared by coprecipitation method with atomic ratio 2:1:1. The reaction is carried out with the feed flow varied (CH4: H2 = 1:0 dan CH4: H2 = 1:1) at athmospheric pressure by varying the flowrate ( 65 ml/menit dan 100 ml/menit) and the reaction temperature is 700°C. An online gas chromatograph is used to detect the gas products. Reactor performances were observed from methane conversion, carbon yield and quality of nanocarbon that have been produced. Experiment result showed that the highest reactor performance of conversion and the resulting carbon yield in catalytic decomposition of methane with feed flowrate 100 ml/min which give conversion 99.38 % and carbon yield 1.21 gr C/gr catalyst, respectively. Based on TEM analysis indicated that the best nanocarbon morphology can be gained at CH4: H2 ratio of 1:1."

"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."

"Dekomposisi katalitik metana adalah salah satu alternatif untuk memproduksi hidrogen dan nanokarbon bermutu tinggi secara simultan. Nanokarbon banyak diaplikasikan dalam penyimpanan hidrogen, support katalis, alat penyimpan memory, penyimpanan emisi, dan industri polimer, sedangkan hidrogen dapat digunakan sebagai umpan pada sel bahan bakar (fuel cell) yang ramah lingkungan karena apabila dibakar tidak menghasilkan polutan. Masalah yang biasanya timbul dalam reaksi dekomposisi katalitik metana ini adalah terjadinya deaktivasi katalis akibat deposit karbon dan terjadinya pressure drop di dalam reaktor. Penelitian ini bertujuan menguji kinerja reaktor dengan katalis terstruktur untuk mengatasi pressure drop di dalam reaktor. Katalis Ni/Cu/Al2O3 dipreparasi dengan menggunakan metode sol-gel. Katalis ini dilapisi pada kawat stainless steel yang telah dibentuk dengan metode dip coating. Reaksi dilakukan dengan mengalirkan metana ke dalam reaktor pada temperatur 650_C dan tekanan atmosferik. Produk gas dianalisis dengan menggunakan gas chromatography yang terpasang secara online dengan aliran keluar reaktor. Penggunaan katalis terstruktur ini dapat menghasilkan konversi metana hingga 59,57 %. Produk dari reaksi dekomposisi katalitik metana berupa hidrogen memiliki kemurnian hingga 99,32 %. Karbon yang dihasilkan memiliki yield 56,89 gr karbon/gr katalis. Karakterisasi dengan menggunakan TEM menunjukkan karbon yang dihasilkan berbentuk nanotube dengan diameter 30-50 nm dan ketebalan dinding 10- 20 nm. Pada reaktor dengan katalis terstruktur ini tidak terjadi pressure drop yang dapat mengakibatkan berakhirnya reaksi. Reaksi berakhir karena katalis sudah terdeaktivasi akibat tertutupnya permukaan katalis oleh deposit karbon. Lifetime katalis dapat mencapai 1340 menit atau 22,33 jam.

---

Methane decomposition is alternative way to produce high quality carbon nanotubes (CNTs) and hydrogen simultaneously. CNTs have been used for many applications such as hydrogen storage, electronic device, composite materials, field emission source, and catalyst support. Hydrogen can be used as clean energy sorce in the future. The solid CNTs products simultaneously produced make the catalyst deactive rapidly through blocking the active pores of catalyst or encapsulating the whole catalyst particle. Besides that, the CNTs products usually block the flow of methane and cause pressure drop. To solve that problem, reactor with structured catalyst is used in this research. Ni/Cu/Al2O3 catalyst was prepared by sol-gel method. Stainless steel gauze was coated with catalyst by dip coating method and was put in quartz reactor with 16 mm diameter. The experiment was done at 650 _C and atmospheric pressure. Methane (20 ml/min) was fed into the reactor and decomposed by the catalyst. An online chromatograph was used to detect the gas product. The morphologies of CNTs were characterized by using TEM. The using of structured catalyst in this experiment can give conversion of methane up to 59.57 % and yield carbon 56.89 gr carbon/gr catalyst. The hydrogen which is produced from reaction has high purity up to 99.32 %. TEM characterization shows carbon produced from this experiment has nanotubes morphologies with 30-50 nm diameter and 10-20 wall thickness. There was no pressure drop that happen in this experiment and the catalyst lifetime reach 1340 minutes or 22.33 hours."

"Reaktor terstruktur gauze digunakan sebagai solusi dari masalah yang ditemukan pada penggunaan reaktor fixed bed untuk reaksi dekomposisi katalitik metana. Reaktor terstruktur gauze memiliki beberapa kelebihan, yaitu memiliki pressure drop yang rendah dan konversi lebih tinggi. Pada penelitian ini, dilakukan pemodelan dan simulasi reaktor terstruktur gauze menggunakan Computational Fluid Dynamics yang mengacu pada kinetika Snoeck, 1997. Pemodelan hanya mempertimbangkan neraca massa dan momentum, di mana reaktor diasumsikan bersifat isotermal. Simulasi dilakukan dengan mengubah-ubah variabel proses seperti temperatur reaktor, komposisi masukkan, tekanan masukkan, dan kecepatan masuk. Melalui simulasi variasi proses, dapat diketahui pengaruh perubahan kondisi operasi terhadap kinerja reaktor, seperti pada kenaikan temperatur akan menyebabkan konversi reaktor semakin meningkat.

---

Gauze structured reactors are used as the solution of problems found in the use of fixed bed reactor for reaction of catalytic decompotition methane. Gauze structured reactor has several advantages, having a low pressure drop and higher conversion.

In this study, the modeling and simulation of structured gauze reactor using Computational Fluid Dynamics refers to the kinetic Snoeck, 1997. Modelling only consider the mass balance and momentum, where the reactor is assumed to be isothermal.

Simulations carried out by varying process variables such as reactor temperature, inlet composition, inlet pressure and inlet velocity. Through the simulation process variations, we can know the effect of changing operating conditions on reactor performance, such as the rise in temperature will cause the reactor conversion increases."

"Pembuatan Carbon nanotube (CNT)sangat sulit dan mahal untuk dilakukan dalam skala industri. Oleh karena itu, pada penelitian ini reaktor dari skala laboratorium dimodelkan untuk menurunkan resiko kegagalan scale-up. Persamaan yang diperoleh dari penelitian kinetika dikombinasikan dengan prinsip peristiwa perpindahan menggunakan program Computational Fluid Dynamics (CFD) yaitu, COMSOL Multiphysics sehingga didapatkan sebuah model reaktor. Model disimulasikan dengan variasi space-time untuk melihat pengaruh parameter-parameter tersebut terhadap suhu dan produksi CNT. Hasil simulasi menunjukan pola aliran fluida, profil suhu, konsentrasi, dan konversi sebagai fungsi jarak dan waktu. Pola aliran fluida dipengaruhi tekanan dan faktor friksi dengan dinding dan pelat;sedangkan profil suhu dipengaruhi oleh reaksi, panas furnace dan kontak dengan lingkungan. Konversi metana meningkat akibat peningkatan space-time (9%). Berdasarkan hasil simulasi didapatkan konversi metana tertinggi pada space-time 0,006 gr.min/ml.

---

Production Carbon nanotubes (CNTs) are expensive and hard to do in industrial scale. Therefore, in this research the laboratorium scale reactor is being modeled to reduce the scale-risk of failure. The equations obtained from kinetic studies combined with the principle of transport phenomenon using Computational Fluid Dynamics (CFD) program Multiphysics to obtain a reactor model. Model simulated with space-time variation to study the effect of that parameter on the reactor temperature and CNT production.

The results obtained from the simulation are fluid flow pattern, temperature, consertration and conversion profile as a function of time and distance. The fluid flow pattern affected by pressure drop and friction factor between wall and plates. Meanwhile, the temperature profile is affected due to the reaction, heat from the furnace and contact with environment. Conversion of methane increased due to enhancement in space-time (9%). The greatest conversion of methane on space-time 0.006 gr.min/ml."