Production d’hydrogène par reformage à sec du méthane au CO2 sur des catalyseurs à base de nickel supporté sur des matériaux naturels

Abstract

L'objectif de ce travail a été la synthèse et la caractérisation des catalyseurs à base de nickel supporté sur des matériaux naturels (phosphate naturel, perlite et vermiculite) et l’évaluation de leurs performances catalytiques dans la réaction de reformage du méthane en présence de CO2 pour produire le gaz de synthèse (un mélange de CO et H2). Nous avons essayé à partir des résultats de caractérisations (DRX, IR, UV-Visible-PIR, TPR, ATG-ATD, MET) de dégager des corrélations entre les propriétés des catalyseurs préparés et leurs performances catalytiques. Les tests catalytiques effectués à 700 °C sur des catalyseurs à base de Ni supporté sur une ‘hydroxyfluoroapatite’ préparée à partir d’un phosphate naturel ont montré une activité élevée et une bonne stabilité pour la production d'hydrogène due à la basicité des catalyseurs qui inhibe leur désactivation par dépôt de carbone. Quant aux catalyseurs à base de Ni/perlite modifiée ou non par le Ce ou le Zr, il a été constaté que l'addition de Zr ou Ce améliore les propriétés texturales du support, favorise la dispersion de la phase active et par suite facilite la réduction des espèces de NiO tel qu’il a été détecté par les analyses TPR, conduisant aux meilleures performances catalytiques au niveau de la stabilité et les rapports H2/CO proches de 1 lors d'un cycle catalytique à 700 °C pendant 12 heures. On a aussi testé la vermiculite en tant que support de Ni dans la production de H2 par le reformage à sec du CH4. Les tests catalytiques ont révélé que le Ni supporté sur la vermiculite expansée présentait une faible activité catalytique, tandis que le traitement acide ou basique de la vermiculite améliorait nettement les performances catalytiques du système Ni /Vermiculite dans le reformage à sec du méthane.