Farklı ticari membranların klor alkali prosesinde hidrojen ve klor gazı üretim performanslarının değerlendirilmesi
Evaluation of hydrogen and chlorine gas production performances of different commercial membranes in chlor alkali process
- Tez No: 1022572
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇAKMAKCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Klor-alkali prosesi, kimya sanayisinin temel üretim alanlarından biridir ve yüksek enerji tüketimi gerektirmektedir. Çevresel ve ekonomik faktörler, bu proseste kullanılan teknolojilerin iyileştirilmesini gerekli kılmaktadır. Membran hücre teknolojisi, geleneksel yöntemlere kıyasla çevreye duyarlı ve daha verimli bir seçenek sunmaktadır. Bu çalışmada, klor-alkali sistemindeki hidrojen ve klor gazı üretiminin teknik ve ekonomik açılardan araştırılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında, anot olarak MMO (Karışık Metal Oksit) kaplı titanyum ve katot olarak paslanmaz çelik elektrotların kullanıldığı iki bölmeli bir elektroliz reaktörü tasarlanmıştır. Kurulan bu sistemde 3 farklı ticari katyon değiştirici membranın performansları değerlendirilmiştir. Deneyler, iki bölmeli bir elektroliz reaktöründe 0,5 A, 0,7 A ve 0,9 A akım şiddetlerinde gerçekleştirilmiştir. Sıcaklık etkisinin incelenmesi amacıyla sistem 20 °C, 30 °C ve 40 °C çalışma koşullarında işletilmiştir. Elde edilen bulgulara göre, akım şiddetindeki artışın tüm membran türlerinde hücre voltajını ve enerji tüketimini doğrudan artırdığı görülmüştür. NRE212 membranının 0,9 A akım ve 20 °C sıcaklık koşulunda 1,465 g/L ile en yüksek klor derişimini sağladığı, ancak süreç içerisinde elektriksel direncinin artarak hücre voltajının 3,8 V seviyesine kadar ulaştığı belirlenmiştir. NRE117 membranının ise ısıl değişimlere karşı yapısal bütünlüğünü koruduğu ve hücre voltajını tüm koşullarda 3,0 V ile 3,3 V aralığında tutarak kararlı bir profil sergilediği anlaşılmaktadır. Iontech membranının özellikle 30 °C sıcaklık ve 0,9 A akım koşullarında hücre voltajının 3,13 V seviyesine inerek elektriksel direncinin düştüğü ve yaklaşık 192 mL ile en yüksek hidrojen üretim hacmine ulaştığı belirlenmiştir. Deneysel çalışma sonuçlarına göre, endüstriyel bir klor-alkali sisteminin 0,7 A gibi orta seviye akım değerlerinde ve 20 °C ile 30 °C arasındaki sıcaklıklarda çalıştırılmasının uygun bir yaklaşım olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
The chlor-alkali process is a fundamental production area of the chemical industry and requires high energy consumption. Environmental and economic factors necessitate improving the technologies used in this process. Membrane cell technology provides a more eco-friendly and efficient option compared to conventional methods. This study aims to investigate hydrogen and chlorine gas production in a chlor-alkali system from technical and economic perspectives. A two-compartment electrolysis reactor was designed using MMO (Mixed Metal Oxide) coated titanium as the anode and stainless steel electrodes as the cathode. The performances of three commercial cation exchange membranes was evaluated in this system. Experiments were conducted in a two- compartment electrolysis reactor at 0.5 A, 0.7 A and 0.9 A current intensities. To investigate temperature effects, the system operated under 20 °C, 30 °C and 40 °C conditions. Findings showed that increasing current intensity directly increased cell voltage and energy consumption across all membrane types. The thin-structured NRE212 membrane provided the highest chlorine concentration of 1.465 g/L at 0.9 A and 20 °C, but its increasing electrical resistance caused the cell voltage to reach 3.8 V. The thick-structured NRE117 membrane maintained its structural integrity against thermal changes, exhibiting a stable profile by keeping the cell voltage between 3.0 V and 3.3 V under all conditions. The Iontech membrane reached the highest hydrogen production volume of approximately 192 mL at 30 °C and 0.9 A, as its electrical resistance decreased and cell voltage dropped to 3.13 V. Experimental results conclude that operating an industrial chlor-alkali system at moderate currents like 0.7 A and temperatures between 20 °C and 30 °C is a suitable approach.
Benzer Tezler
- Development of high-performance and chlorine-resistant thin-film composite membranes with zwitterionic surfaces for seawater desalination
Deniz suyu desalinasyonunda kullanılacak zwitteriyonik katkılı yüksek performanslı ve klor direncine sahip ince film kompozit membranların geliştirilmesi
JALAL AL DIN SHARABATİ
Doktora
İngilizce
2019
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU
- Synthesis of proton exchange membrane by atrp and iniferter methods
Atrp ve iniferter yolu ile iyonik iletkenliğe sahip polimer sentezi
CÜNEYT ERDİNÇ TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR
- Demineralization of whey by electrodialysis
Elektrodiyaliz ile peynir altı suyunun demineralizasyonu
CANSU GÜLSEVEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK
- Thin film composite (TFC) nanofiltration membranes for water softening
Su yumuşatma amaçlı kullanılan ince film kompozit nanofiltrasyon membranları
TUTKU NUR MEMİÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
DR. SİMGE TARKUÇ
- Synthesis of antibacterial polymers reducing biofilm formation and their application on hollow fiber membranes
Biyofilm oluşumunu azaltan antibakteriyel polimerlerin sentezi ve içi boş liflere uygulanması
FATMA DEMİRCİ
Doktora
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Teknik ÜniversitesiLif ve Polimer Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN BASRİ KOÇER