| 1. |
- Ho, Hoang Phuoc, 1983, et al.
(author)
-
Effect of the Preparation Methods on the Physicochemical Properties of Indium-Based Catalysts and Their Catalytic Performance for CO 2 Hydrogenation to Methanol
- 2024
-
In: Energy & Fuels. - 1520-5029 .- 0887-0624. ; 38:6, s. 5407-5420
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- Indium oxides (In2O3) and indium oxides supported zirconia (ZrO2) have been known possible alternatives for conventional copper-based catalysts in the CO2-hydrogenation to methanol. This study aims to investigate the effect of preparation techniques on the physicochemical properties of indium-based materials and their catalytic performance for the hydrogenation of CO2 to methanol. Two series of both single oxide In2O3 and binary In2O3-ZrO2 have been synthesized by combustion, urea hydrolysis, and precipitation with different precipitating agents (sodium carbonate and ammonia/ethanol solution). Physicochemical properties of materials are characterized by elemental analysis, XRD, N2 physisorption, SEM/EDX, micro-Raman, XPS, H2-TPR, and CO2-TPD. Cubic In2O3 was the common phase generated by all four synthesis methods, except for urea hydrolysis, where rhombohedral In2O3 was additionally present. The combustion method produced the materials with the lowest specific surface areas while the precipitation using ammonia/ethanol aided in creating more oxygen defects. The synthesis methods strongly influenced the degree of interaction between the oxides and resulted in improvements in properties that boosted the catalytic performance of the binary oxides compared to their single-oxide counterparts.
|
|
| 2. |
- Di, Wei, 1986, et al.
(author)
-
CO2 hydrogenation to light olefins using In2O3 and SSZ-13 catalyst-Understanding the role of zeolite acidity in olefin production
- 2023
-
In: Journal of CO2 Utilization. - 2212-9820. ; 72
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- With the aim to explore the effect of acidic properties of zeolites in tandem catalysts on their performance for CO2 hydrogenation, two types of SSZ-13 zeolites with similar bulk composition, but different arrangements of framework Al, were prepared. Their morphology, pore structure, distribution of framework Al, surface acid strength and density, were explored. The results showed that SSZ-13 zeolites with isolated aluminum distribution could be successfully synthesized, however, they contained structural defects. During calcination, the framework underwent dealumination, resulting in weaker Brønsted acidity and lower crystallinity. The morphologies were, however, well preserved. Compared with the SSZ-13 zeolites, synthesized conventionally, these low acidity SSZ13 zeolites with isolated aluminum were good zeolite components in bifunctional catalysts for CO2 hydrogenation to light olefins. By combining with In2O3, they exhibited better catalytic performance for light olefin production during CO2 hydrogenation at low temperatures. Na+ cation exchange was used to adjust the Brønsted acid site (BAS) density with only minor changes to the cavity structure. Comparative experiments established that the BAS density of the zeolite, rather than the framework Al distribution (BAS distribution), overwhelmingly affected catalyst stability and product selectivity. A higher acid density reduced the selectivity for light olefins, while lower acid density tended to form inert coke species leading to rapid deactivation. The ideal amount of BAS density in the bifunctional catalyst was approximately 0.25 mmol/g, which exhibited 70% selectivity for light olefins among hydrocarbons, and 74% selectivity for CO without deactivation, after 12 h reaction at 325 celcius and 10 bar.
|
|
| 3. |
- Di, Wei, 1986, et al.
(author)
-
Modulating the Formation of Coke to Improve the Production of Light Olefins from CO2 Hydrogenation over In2O3 and SSZ-13 Catalysts
- 2023
-
In: Energy & Fuels. - 1520-5029 .- 0887-0624. ; 37:22, s. 17382-17398
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- Moderately acidic aluminophosphates (SAPOs) are often integrated with methanol synthesis catalysts for the hydrogenation of CO2 to olefins, but they suffer from hydrothermal decomposition. Here, an alternative SSZ-13 zeolite with high hydrothermal stability is synthesized and coupled with an In2O3 catalyst in a hybrid system. Its performance regarding selectivity for olefins and coke formation was investigated for CO2 hydrogenation under varying temperatures and pressures. Various reactions occur, producing mainly CO and different hydrocarbons. The results indicate that the hydrogenation of hydrocarbons are dominant at high temperatures (around 400 °C) over SSZ-13 zeolite with a high acid density and that the coke deposition rate is slow. Polymethylbenzenes are the main coke species, but the selectivity for light olefins is low among hydrocarbons at high temperatures. However, at low temperatures (around 325 °C), and especially under high pressure (40 bar), methanol disproportionation becomes significant. This results in an increased selectivity for light olefins; however, it also leads to a rapid coke deposition, which gives inactive adamantanes as the main coke species that block the pores and cause rapid deactivation. However, after coking at 325 °C and regeneration at 400 °C under the reaction atmosphere, the accumulated adamantanes can be decomposed into smaller coke species, which reopens the channel structure and generates modulated active sites within the zeolite, resulting in a higher yield of olefins without deactivation. The performances of acidic SSZ-13 zeolites, with varying ratios of Si/Al in transient experiments, further verified that a dynamic balance exists between the formation and degradation of coke within the SSZ-13 zeolite during a long-term CO2 hydrogenation reaction. This balance can be achieved by optimizing the reaction conditions to match the acid density of the catalyst. Using the conditions of 20 bar and 375 °C, with a H2 to CO2 mole ratio of 3, the results obtained for the precoked hybrid catalysts of In2O3 and SSZ-13 (Si/Al = 25) exhibited very stable activity, with the selectivity for light olefins (based on hydrocarbons formed) of max. 70% after 100 h time-on-stream. This work provides new insights into the design of stable hybrid catalysts, especially the influence of a precoking process for SSZ-13 zeolite in the production of light olefins.
|
|
| 4. |
- Lassesson, Henric, et al.
(author)
-
Kemisk återvinning av plast : Teknik, flöden och miljöaspekter
- 2021
-
Reports (other academic/artistic)abstract
- Denna rapport är resultatet av ett projekt utfört av konsortiet SMED, tillsammans med underkonsulter, på uppdrag av Naturvårdsverket.SyfteDet övergripande syftet med uppdraget var att göra en analys av följande aspekter för kemisk återvinning: Vilka resurs-, miljö- och klimateffekter skulle en svensk anläggning kunna innebära, särskilt med avseende på aspekterna farliga ämnen, klimatpåverkan och resurseffektivitet, för olika kemiska återvinningstekniker, flöden och plastsorter?För vilka flöden och plastsorter kan kemisk återvinning vara aktuellt och för vilka plastsorter kan det göra mest nytta? Behövs reglering för att styra det?Vilka problem och hinder i plastflödet kan avhjälpas med kemisk återvinning? Vilka hinder och möjligheter finns med införandet av kemisk återvinning?MetodProjektet genomfördes huvudsakligen under perioden augusti till december 2020. De huvudsakliga momenten i genomförandet av projektet var attGå igenom litteratur, både vetenskaplig litteratur, andra rapporter och utredningar samt även mer marknadsorienterad information, såsom websidor, för att kartlägga olika tekniker, pilotstudier och anläggningar, och extrahera relevant information.Identifiera och intervjua relevanta aktörer inom forskning, myndigheter och näringsliv med särskild kompetens och insyn i området och sammanställa samt bearbeta informationen från dessa.Hålla ett seminarium med brett urval av deltagare inklusive intervjuade personer för att få ytterligare synpunkter, inte minst inspel till analysen av hinder och möjligheterBearbeta och sammanställa underlag och resultat samt författa och uppdatera rapport inklusive granskningar och återkopplingar från beställaren.Tekniker för kemisk återvinningKemisk återvinning av plast är idag under stark utveckling och många anläggningar byggs eller är under projektering, främst på kontinenten. Kemisk återvinning innebär att plasterna genomgår en process eller följd av processer där polymerkedjorna bryts upp till mindre molekyler. Det finns många olika tekniker och varianter av kemisk återvinning, vilket delvis också beror på att det finns många olika plastsorter, och olika tekniker har utvecklats för att passa för olika plasttyper. Vi har här gjort en indelning i sex kategorier av tekniker, där ordningen ungefär motsvarar graden av nedbrytning av polymererna, så att ju längre ner på listan, desto högre grad av nedbrytning.De kategorier av tekniker som beskrivs i rapporten ärUpplösning/utfällningDepolymeriseringSolvolysPyrolysFörgasningCCU – koldioxidinfångning och nyttiggörande (Carbon Capture and Utilization)Inom varje kategori finns oftast ett stort antal specifika teknikspår, och kategoriseringen är inte helt enkel. Det finns många olika begrepp som används inom området och terminologin är i dagsläget inte standardiserad.Upplösning/utfällning innebär som benämningen antyder att polymeren löses upp i något lösningsmedium, med avsikt att sedan fällas ut igen efter avlägsnande av oönskade komponenter. Tanken är att separera polymerkedjor, men inte ha sönder dem, vilket dock inte helt undviks. Metoden kan kategoriseras som en fysikaliskkemisk process.Depolymerisering avser i denna studie en kategori av teknologier som innebär att polymerer genomgår en process där de specifikt delas sönder i sina byggstenar, monomerer, som därmed återskapas. Även processer som ospecifikt sönderdelar polymerer till mindre delar kan anses vara depolymerisering. Men enligt praxis avser depolymerisering just processer där återskapande av monomerer avses.Solvolys avser i denna studie en process som utförs i ett vätskeformigt medium vid hög temperatur och högt tryck bryter ned polymerer till en oljeprodukt. Då mediet är vatten kallas det också hydrotermisk förvätskning eller HTL (hydrothermal liquefaction) och sker vid 200-400 grader och 50-250 bar.Pyrolys innebär en process som sker i en syrefri eller syrefattig miljö, där plasterna upphettas och bryts sönder till mindre beståndsdelar, och där man vanligtvis eftersträvar en vätskeformig produkt. Därför används ibland även begreppet termisk förvätskning inom denna kategori.Förgasning innebär att plasterna upphettas och bryts ned, med viss tillförsel av syre, till i huvudsak gasformiga ämnen, däribland kolmonoxid.CCU - Koldioxidinfångning och -nyttiggörande innebär som namnet antyder att koldioxid fångas in och nyttiggörs. I kombination med förbränning av plast skulle CCU vara en form av kemisk plaståtervinning.Egenskaperna hos de olika teknikkategorierna 1–6 har sammanfattats i tabell S1. De huvudsakliga för- och nackdelarna med olika tekniker har sammanställts i tabell S2.Resurs-, miljö- och klimataspekterResurs- och KlimataspekterResurs- energi- och klimataspekter är nära sammankopplade då man studerar plaståtervinning. Kemisk återvinning som teknikfamilj intar ett resurs-, energi- och klimatmässigt mellanläge mellan mekanisk återvinning och förbränning. Lokala förutsättningar i det enskilda fallet, såsom tillgång på klimatsnål processenergi, påverkar hur utfallet blir. Utsläppen från mekanisk återvinning är generellt mycket små. Det finns en viss miljöpåverkan, bland annat från produktionen av den elektricitet eller andra energibärare, som behövs för separation och tvättprocesser. Utsläpp från kemisk återvinning för de olika teknikerna är sinsemellan i samma storleksordning, större än de från mekanisk återvinning, då kemisk återvinning kräver mer energi, men mindre än utsläppen från avfallsförbränning. Indirekta effekter, i detta fall främst mängd elektricitet och produktionssätt för denna, samt förhållanden i och kring avfallsförbränningsanläggningar (som är ett alternativt sätt att behandla plastavfall som inte kan återvinnas mekaniskt) kommer att ha stor inverkan på systemets prestanda. Om processen använder energi från koldioxidsnåla källor så kommer den ha en högre klimatnytta än om processen använder fossila energi- och råvarukällor. En del av det gasflödet skulle också kunna återvinnas som produkt, i en storskaligare, mer optimerad anläggning, och där energin istället tillförs från annan källa, som då kan vara en klimatsnål energikälla, till exempel grön el.Farliga ämnenEftersom det handlar om kemiska processer kan man egentligen aldrig fullständigt garantera frihet från potentiellt riskabla ämnen. Det har varit ganska svårt att få helt klarlagd och likvärdig information för de olika teknikerna och för de olika varianterna av olika teknik, hur de hanterar tillsatser och eventuellt bildade farliga ämnen, delvis för att flertalet tekniker är ganska nya och inte helt utredda. Tillsatsämnen kan delas in i fyra huvudgrupper i form av funktionella tillsatser, färgämnen, fyllmedel och förstärkningar. I dessa grupper finns bland annat flamskyddsmedel, mjukgörare, biocider, färgpigment, talk och glasfiber. Dessa ämnen kan bete sig olika under processer för kemisk återvinning beroende på kemisk struktur, mängd, processegenskaper samt om additiven är inbundna i polymeren. De olika teknikerna har olika karakteristik avseende detta. Genom att kontrollera och eventuellt förbehandla ingående plastavfallsström kan man styra den kemiska nedbrytningsprocessen och minska bildandet av farliga och oönskade ämnen.För processer som sker under lägre temperatur på upp till 250°C, till exempel upplösning/utfällning och depolymerisering, kommer tillsatsämnets kemiska och termiska stabilitet bestämma hur ämnet påverkas. Detta medför att tillsatsämnena kan vara helt eller delvis nedbrutna, eller helt opåverkade. Därför behöver föroreningsprofil och reaktivitet undersökas för att optimera renhet på slutprodukten. Biprodukten i form av urlakade tillsatsämnen behöver också hanteras, exempelvis via destruktion eller återcirkulering. Om tillsatsämnet är klassat som farligt ämne enligt REACH kan detta ge problem i hantering och utökade krav på tillstånd för återvinningsaktörerna.Under högre temperaturer på 300–1000°C, såsom i solvolys, pyrolys, förgasning och förbränning, kommer organiska molekyler påverkas via termisk eller kemisk nedbrytning. En viss bildning av aromatiska strukturer sker i dessa processer, och återfinns typiskt i fraktionerna tjära eller koks. Sådana ämnen kan därmed hittas i produkter från metoder för kemisk återvinning liksom vid förbränning. Tillsatser i form av färgämnen och flamskyddsmedel kan bilda nedbrytningsprodukter som kan störa processen eller bilda nya farliga ämnen. Förenklat kan man säga att allt som följer med in i dessa processer kan också till någon del komma att ingå i reaktionsprodukter. Så om syre, kväve, svavel, klor eller brom följer med in i processen, så kan nya ämnen bildas där dessa ingår, och detta behöver man beakta om man vill undvika sådana ämnen, antingen genom noggrann förseparering, eller lämpliga reningssteg. Variationerna i hur dessa ämnen hanteras är stora, beroende på specifik teknik och processbetingelser.Användarna av produkter från kemisk återvinning vill inte ha med föroreningar av olika slag i sitt råvaruinflöde. Det talar för att man kommer vara tvungen att säkerställa att oönskade farliga ämnen i vid mening undviks i kemiskt återvunna produktflöden. Kemiska återvinningsanläggningar kommer generellt att lyda under liknande miljölagstiftning som kemiindustri. Det talar för att man kan via tillståndsprocesser och miljörelaterad övervakning bevaka potentiella flöden av farliga ämnen. Rätt utförd kemisk återvinning kan därmed ge en ny möjlighet att hantera kontaminerade plastavfallsströmmar vilket skulle minska miljöpåverkan av dessa farliga ämnen.Särskilt intressanta flödenOlika tekniker passar bättre för olika plastsorter. I tabell
|
|
| 5. |
- Ellgardt, Anders, 1978-
(author)
-
Wide-angle scanning wide-band phased array antennas
- 2009
-
Doctoral thesis (other academic/artistic)abstract
- This thesis considers problems related to the design and the analysis of wide-angle scanning phased arrays. The goals of the thesis are the design and analysis of antenna elements suitable for wide-angle scanning array antennas, and the study of scan blindness effects and edge effects for this type of antennas. Wide-angle scanning arrays are useful in radar applications, and the designs considered in the thesis are intended for an airborne radar antenna.After a study of the wide-angle scanning limits of three candidate elements, the tapered-slot was chosen for the proposed application.A tapered-slot antenna element was designed by using the infinitive array approach and the resulting element is capable of scanning out to 60° from broadside in all scan planes for a bandwidth of 2.5:1 and an active reflection coefficient less than -10 dB. This design was implemented on an experimental antenna consisting of 256 elements.The predicted performance of the antenna was then verified by measuring the coupling coefficients and the embedded element patterns, and the measurements agreed well with the numerical predictions.Since the radar antenna is intended for applications where stealth is important, an absorbing layer is positioned on top of the ground plane to reduce the radar cross section for the antenna's cross-polarization.This absorbing layer attenuates guided waves that otherwise lead to scan blindness, but does not adversely affect the antenna performance for the desired scan directions and frequencies.The highest frequency limit of the tapered-slot element is set by scan blindnesses. One of these scan blindnesses is found to be unique to tapered-slot elements positioned in triangular grids. This scan blindness is studied in detail and a scan blindness condition is presented and evaluated.The evaluation of the experimental antenna shows that edge effects reduce the H-plane performance of the central elements.These edge effects are further studied and characterized, by comparing the scattering parameters for finite-by-infinite arrays and infinite arrays.In this way it is possible to divide the edge effects into two categories: those caused by finite excitation, and those caused by perturbed currents due to the geometry of the edge. A finite difference time domain code with time shift boundaries is used to compute the active reflection coefficients needed to compute the scattering parameters, but this code cannot directly compute the active reflection coefficient for all the required phase shifts.Hence, an additional method is presented that makes it possible to compute arbitrary phase shifts between the elements using any numerical code with limited scan directions.
|
|
| 6. |
- Sipus, Z., et al.
(author)
-
Moment method analysis of circular cylindrical array of waveguide elements covered with a multilayer radome
- 2006
-
In: IEE Proceedings - Microwaves Antennas and Propagation. - : Institution of Engineering and Technology (IET). - 1350-2417 .- 1359-706X. ; 153:1, s. 29-37
-
Journal article (peer-reviewed)abstract
- An analysis of ail array of rectangular waveguide openings in a circular cylindrical groundplane covered with a radome is presented. The analysis method is based oil the modal solution, i.e. on the superposition of one-dimensional spectral solutions, and on the method of moments. The modal approach requires the summation of a large number of terms in the Fourier series For structures with large radii. Furthermore. highly oscillating integrals occur when the wavegulde openings are axially separated. Both problems are treated with special care: asymptotic formulas are used for calculating the Green's functions, and the integration contour for calculating the Inverse Fourier transformation is carefully selected. Measurements oil ail 18 x 3 waveguide array oil a circular cylindrical structure covered with a radome have been used for verification of the theoretical results. The effect of an airgap between the waveguide openings and the radome is discussed. The agreement between calculated and measured values of mutual coupling, input admittance and radiation patterns is very good.
|
|
| 7. |
|
|
| 8. |
|
|
| 9. |
|
|
| 10. |
|
|
