Сравнительный анализ эффективности технологии каталитического пиролиза метана для производства водорода на основе DEA-метода (2024)
Представлен комплексный анализ эффективности технологий пиролиза метана при применении различных катализаторов с использованием DEA-метода. Исследование основано на обширном наборе экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях. Применение DEA-метода позволило выявить ключевые факторы, влияющие на производительность процесса пиролиза и отражающие затраты на реализацию процесса, основные технологические параметры и характеристики катализаторов. Особое внимание уделено влиянию компонентного состава катализаторов на эффективность процесса пиролиза метана. Высокоэффективные катализаторы показывают значительное увеличение скорости реакции и снижение энергетических затрат.
Применение DEA-метода позволило определить, что к набору факторов, являющихся наиболее значимыми для повышения эффективности, следует отнести носитель катализатора, температурные условия и состав активных компонентов. Анализ выявил, что стабильность катализатора и его способность поддерживать высокую активность на протяжении времени проведения реакции являются особенно важными для промышленного применения.
Анализ результатов позволил оценить относительную эффективность каждого катализатора и выявить оптимальные сочетания условий реакции. Установлено, что катализаторы с высоким содержанием никеля (более 80 %) на носителе Al₂O₃ демонстрируют наибольшую эффективность при температуре около 750 ℃, достигая высоких значений конверсии метана и выхода водорода. Катализаторы на основе SiO₂ показывают высокую начальную активность, но склонны к дезактивации или зауглероживанию со временем, что, в свою очередь, заметно снижает их эффективность в длительных процессах.
Полученные результаты обосновывают необходимость оптимального выбора состава катализатора и условий проведения реакции для повышения эффективности и экономической целесообразности процесса пиролиза метана. Исследование демонстрирует потенциал метода DEA как инструмента для комплексной оценки и оптимизации технологических процессов производства водорода и подчеркивает перспективность дальнейшего развития и внедрения технологии пиролиза метана в промышленном производстве водорода как одного из основных энергоносителей при переходе к низкоуглеродной энергетике.