COx-free H2, along with uniform carbon nanotubes, can be achieved together in high yield by CH4 decomposition. It only needs a proper catalyst and reaction condition. Herein, Fe-based catalyst dispersed over titania-incorporated-alumina (Fe/Ti-Al), with the promotional addition of lanthanides, like CeO2 and La2O3, over it, is investigated for a methane decomposition reaction at 800 °C with GHSV 6 L/(g·h) in a fixed-bed reactor. The catalysts are characterized by temperature-programmed reduction (TPR), powder X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, and transmission electron microscopy (TEM). The promoted catalysts are facilitated with higher surface area and enhanced dispersion and concentration of active sites, resulting in higher H2 and carbon yields than unpromoted catalysts. Ceria-promoted 20Fe/Ti-Al catalyst had the highest concentration of active sites and always attained the highest activity in the initial hours. The 20Fe-2.5Ce/Ti-Al catalyst attains >90% CH4 conversion, >80% H2-yield, and 92% carbon yield up to 480 min time on stream. The carbon nanotube over this catalyst is highly uniform, consistent, and has the highest degree of crystallinity. The supremacy of ceria-promoted catalyst attained >90% CH4 conversion even after the second cycle of regeneration studies (against 87% in lanthanum-promoted catalyst), up to 240 min time on stream. This study plots the path of achieving catalytic and carbon excellence over Fe-based catalysts through CH4 decomposition.

Abstract In the context of global warming, the dry reforming of methane (DRM) has gained significant attention due to its ability to simultaneously deplete two greenhouse gases, i. e. CH 4 and CO 2 , and generate syngas. Herein, strontium‐promoted Lanthanum‐zirconia supported Ni catalysts are investigated for DRM and characterized by X‐ray diffraction, surface area and porosity, FTIR‐RAMAN spectroscopy, and temperature‐programmed experiments. The Ni/LaZr catalyst contains formate and oxycarbonate‐like CO 2 ‐interacting species, while strontium‐promoted catalysts have additional ionic CO 3 2− species. The current catalyst system of 2 % strontium‐promoted Ni/LaZr has active sites derived from three types of NiO: easily reducible, moderately interacted, and strongly interacted. During the DRM reaction over the current system, CO 2 is a better oxidant than O 2 for removing carbon deposits. Additionally, the catalysts attain higher reducibility under oxidizing gas (CO 2 ) and reducing gas (H 2 ) during the DRM reaction. For optimal hydrogen yield of approximately 60 % within 420 minutes of operation over Ni2Sr/LaZr catalyst, a balance between the population of active site Ni and CO 2 ‐interacting surface species is necessary.

This study explores the enhancement of hydrogen production via dry reforming of methane (DRM) using nickel catalysts supported on metalized silica-alumina. By incorporating noble metals (Ir, Pd, Pt, Ru, Rh),...

Abstract Dry methane reforming (DRM) presents a viable pathway for converting greenhouse gases into useful syngas. Nevertheless, the procedure requires robust and reasonably priced catalysts. This study explored using cost‐effective cobalt and nickel combined into a single catalyst with different metal ratios. The reaction was conducted in a fixed reactor at 700 °C. The findings indicate that the incorporation of cobalt significantly enhances catalyst performance by preventing metal sintering, improving metal dispersion, and promoting beneficial metal‐support interactions. The best‐performing catalyst (3.75Ni+1.25Co‐ScCeZr) achieved a good conversion rate of CH 4 and CO 2 at 46.8 %, and 60 % respectively after 330 minutes while maintaining good stability. The TGA and CO 2 ‐TPD analysis results show that the addition of Co to Ni reduces carbon formation, and increases the amount of strong basic sites and isolated O 2 − species, and the total amount of CO 2 desorbed. These results collectively highlight the potential of cobalt‐nickel catalysts for practical DRM applications and contribute to developing sustainable energy technologies.

Methane and carbon dioxide, the primary contributors to global warming, are now at critical levels, threatening the extinction of numerous organisms on our planet. In this regard, dry reforming of methane reactions have gained considerable attention because of the conversion capacity of CH4 and CO2 into synthetic/energy-important syngas (H2 and CO). Herein, a molecular sieve (CBV3024E; SiO2/Al2O3 = 30) with ZSM-8-type pore architect, is utilized as the support for the active site of Ni and Ce promoters. Catalysts are characterized by surface area and porosity, X-ray diffraction study, Raman and infrared spectroscopy, thermogravimetry analysis, and temperature-programmed reduction/desorption techniques. A total of 2 wt.% ceria is added over 5Ni/CBV3024E to induce the optimum connectivity of aluminum in the silicate framework. NiO residing in these porous cages are mostly under “prominent interaction with support” which is reduced easily into metallic Ni as the active sites for DRM reactions. The active sites over 5Ni2Ce/CBV3024E remain stable during the DRM reaction and achieve ~58% H2 yield after 300 min TOS at 42,000 mL/(gcat.h) GHSV and ~70% H2 yield after 20 h at 26,000 mL/(gcat.h) GHSV. The high activity after a longer time stream justifies using CBV3024E molecular sieves as the support and ceria as the promoter for Ni-based catalyst towards the DRM reaction.