HDPEハイドロクラッキングに適用するために金属および酸化物MNPで帯電したゼオライトの局所誘導加熱能力：概念実証

ゼオライトは、液体触媒亀裂（FCC）、ハイドロクラック、芳香族化などの高温油精製プロセスで広く使用されています。必要な高温により、これらのプロセスには大幅なエネルギーコストが関連付けられています。無線周波数フィールドの下で磁気ナノ粒子（MNP）によって促進される誘導加熱は、触媒プロセスが行われるアクティブな中心部位で、ナノ局在の方法で補足的な量の熱を提供することにより、この問題の解決に寄与する可能性があります。この研究では、エネルギー要件を減らすためのこのような補完的なルートの可能性を評価します。プラスチックの変換に適用される水素雰囲気（ハイドロクレッキング）の下での触媒亀裂反応は、アプリケーションの例として採用されました。したがって、市販のゼオライト触媒（H-USY）に、ニッケル（NI）、コバルト（CO）、マグハイマイト（γ-FE2O3）、およびそれらの組み合わせの3つの異なる磁気ナノ粒子を含浸させ、電磁界を服従させました。無線周波数フィールドの下で放出される熱により、γ-FE2O3およびNI-γ-FE2O3が妊娠したH-USYゼオライトについては、約80°Cの温度上昇を測定しました。HDPE（高密度ポリエチレン）変換のための結果として得られたMNP由来触媒の可能性も、水素雰囲気下での熱重量分析（TGA）によって評価されました。この研究は、誘導加熱が追加のエネルギーサプライヤーとして従来の抵抗加熱と組み合わせて使用​​できることを示すための概念の証明であり、それにより、より環境に優しい技術に沿った興味深い代替手段を提供します。

Zeolites are widely used in high-temperature oil refining processes such as fluid catalytic cracking (FCC), hydrocracking, and aromatization. Significant energy cost are associated with these processes due to the high temperatures required. The induction heating promoted by magnetic nanoparticles (MNPs) under radio frequency fields could contribute to solving this problem by providing a supplementary amount of heat in a nano-localized way, just at the active centre site where the catalytic process takes place. In this study, the potential of such a complementary route to reducing energetic requirements is evaluated. The catalytic cracking reaction under a hydrogen atmosphere (hydrocracking) applied to the conversion of plastics was taken as an application example. Thus, a commercial zeolite catalyst (H-USY) was impregnated with three different magnetic nanoparticles: nickel (Ni), cobalt (Co), maghemite (γ-Fe2O3), and their combinations and subjected to electromagnetic fields. Temperature increases of approximately 80 °C were measured for H-USY zeolite impregnated with γ-Fe2O3 and Ni-γ-Fe2O3 due to the heat released under the radio frequency fields. The potential of the resulting MNPs derived catalyst for HDPE (high-density polyethylene) conversion was also evaluated by thermogravimetric analysis (TGA) under hydrogen atmosphere. This study is a proof of concept to show that induction heating could be used in combination with traditional resistive heating as an additional energy supplier, thereby providing an interesting alternative in line with a greener technology.