Vid produktion av biodiesel produceras även råglycerol (10 vikt%) som biprodukt och utbudet av råglycerol har ökat över de senaste åren till följd av att biodieselproduktionen ökat. Marknadsvärdet för råglycerol är lågt, men det är en utmärkt föregångare till att producera mervärdesprodukter för exempelvis läkemedelsindustrin, kemikalieindustrin eller kosmetika. Genom att reformera glycerol till mervärdesprodukter ökar konkurrenskraftigheten för biodiesel och värdekedjans ekonomiska hållbarhet. Elektrokemisk reformering av glycerol är en lovande metod för att producera dess mervärdesprodukter, eftersom processen är justerbar och miljövänlig. En ytterligare fördel är att vätgas kan samproduceras med mervärdesprodukterna genom denna metod och energikonsumtionen för att producera vätgas genom denna metod är ungefär hälften av vad som krävs vid vattenelektrolys. Denna studie utvärderar hur masstransport påverkar selektiviteten och prestandan för elektrokemisk oxidation av glycerol, genom att utföra elektrokemiska experiment, karaktärisera processens katalysator och analysera produkter som produceras. Den experimentella uppställningen innefattar en roterande diskelektrod med ett elektrodepositerat lager av Pd, på ett Ni-substrat, i varierande tjocklek. Elektroden undersöks i elektrolyter bestående av varierande koncentration av NaOH (1, 0.5 och 0.25 M) och 0.5 M glycerol vid 25 oC. Systemet konstrueras även som modell i Comsol Multiphysics 6.0 för att simulera experiment. Resultaten visar att masstransport av glycerol begränsar systemet genom att orsaka deaktiveringen av katalysatorn. Vid de lägre NaOH koncentrationerna begränsar även masstransport av OH- reaktionshastigheten genom att miljön omgärdande elektroden blir mindre oxidativ. Slutligen visas att reaktionsmekanismen vid alla tjocklekar av katalysatorn utgörs av två parallella reaktionsvägar. En ökande tjocklek hos katalysatorn ökar selektiviteten mot den ena reaktionsvägen framför den andra, samt ökar antal oxidationssteg som åstadkoms vid reaktionen. / Biodiesel production gives rise to 10 wt% crude glycerol as a byproduct, which is becoming increasingly available on the market owing to the increased biodiesel production over the last few years. Crude glycerol has a low market value, but it is an excellent precursor to producing value added products for the pharmaceutical industry, chemical industry or cosmetics to mention a few. By producing value added products with biodiesel derived glycerol, the ability of biodiesel to compete with fossil fuels is improved and its economical sustainability is promoted. One of the most promising methods to convert glycerol into its value added products is electrochemical reforming, as it poses high tunability and is an environmentally friendly process. Additionally, the process produces hydrogen concurrently and halves the energy consumption compared to producing hydrogen from water electrolysis. This study evaluates the impact of mass transport in the glycerol electrooxidation reaction (GEOR), as a parameter that can be used to finetune product selectivity and optimise the system performance. To do so, the study employs electrochemical experiments, catalyst characterisation and product analysis. The experimental setup consists of a rotating disk electrode (RDE) cell with electrodeposited Pd on Ni substrate at varying thicknesses, operating in 1, 0.5, 0.25 M NaOH and 0.5 M glycerol electrolyte at 25 oC. Additionally, the system is modelled in Comsol Multiphysics 6.0 which is used to perform simulations. It is found that mass transport of glycerol is limiting the system by causing the deactivation of the catalyst. At lower NaOH bulk concentrations for the thicker electrodes, the mass transport of OH- also limits the reaction rate by causing the formation of a locally less oxidative environment. Finally, it is found that all electrodes pose dual reaction mechanisms. Increasing the electrode thickness promotes one reaction mechanism over the other as well as it increases the number of oxidation steps achieved in the reaction.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-315016 |
| Date | January 2022 |
| Creators | Lind, Elvira |
| Publisher | KTH, Tillämpad elektrokemi |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-CBH-GRU ; 2022:210 |
Page generated in 0.0024 seconds