Reaksjonskinetikk og katalyse

Emnet er en introduksjon til viktige prinsipper og metoder i heterogen katalyse. Følgende tema blir omhandlet:

• Betydningen av katalyse som nøkkelteknologi i bærekraftig kjemisk prosessindustri, ved energiproduksjon og i miljøteknologi.
• Defininsjon av katalyse, elementær-reaksjoner og katalytiske sekvenser.
• Moderne teorier for overflater og overflatereaksjoner.
• Langmuir-Hinshelwood kinetikk.
• Kinetikkmodellering, modelltilpasning og data-analyse.
• Partikkelintern og partikkelekstern masse- og varmetransport, betydningen av diffusjon på reaksjonskinetikken.
• Katalysatorfremstilling.
• Flerfunksjonell katalyse.

Kunnskap:

• Ha kunnskap og oversikt over viktige industrielle katalytiske prosesser og de mest vanlige katalysatorene.
• Ha kunnskap om hvordan katalysatorer anvendes i bærekraftige industrielle prosesser for å senke energibehovet og øke selektiviteten til ønsket produkt.
• Være i stand til å identifisere reaksjonssekvenser og foreslå reaksjonsmekanismer for kjemiske reaksjoner.
• Kjennskap til syntesemetoder for fremstilling av katalysatorer.
• Vite hvordan interne og eksterne masseoverføringsbegrensninger påvirker kinetikken til katalytiske reaksjoner.
• Forstå de viktigste deaktiveringsmekanismene for heterogene katalysatorer, og hvordan de påvirker kinetikken.
• Kjenne til prinsippene for god eksperimentell praksis i kinetikkmålinger.
• Forstå Langmuir-Hinshelwood kinetikkmodeller og å behandle kinetikkdata.

Ferdigheter:

• Utlede hastighetsuttrykk for katalytiske reaksjoner basert på Langmuir-Hinshelwood kinetikk.
• Designe katalytiske eksperimenter med kontroll over reaksjonskinetikken uten påvirkning av varme- og masseoverføringsbegrensninger.
• Bruke kjemisorpsjonsdata og kinetikkdata til å beregne reaksjonshastigheter og spesifikk reaksjonshastighet.
• Utarbeide og tilpasse kinetikkmodeller til eksperimentelle data.
• Identifisere og skille mellom ulike deaktiveringsmekanismer for heterogene katalysatorer.
• Identifisere interne og eksterne masseoverføringsbegrensninger ved hjelp av eksperimentelle kriteria.
• Identifisere de individuelle elementær-reaksjoner.

Generell kompetanse:

• Grunnleggende kjennskap til katalytiske reaksjoner og hvordan kinetikken til reaksjonene kan beregnes og anvendes i praksis.
• Kjenne til viktige katalytiske reaksjoner, spesielt i energi og miljøsammenheng.
• Studentene skal kunne identifisere om en reaksjon er kinetisk kontrollert eller om likevektsbegrensninger eller eksterne begrensninger som varme- eller masseoverføringsbegrensninger er tilstede.

Undervisningen består av 3 timer forelesninger og 2 timer øvinger per uke. Det forventes 7 timer selvstudium per uke. 7 øvinger må være bestått for å få adgang til eksamen. En score på 60% eller høyere kreves for å få godkjent en øving. Forelesningene og eksamen gis på engelsk.