Kinetics of hydrogen and filamentous carbon production by catalytic cracking of methane
Metandan katalitik parçalanma ile hidrojen ve filament yapısında karbon üretiminin kinetiği
- Tez No: 216449
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDOĞAN ALPER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Enerji, Chemical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2008
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Metanın parçalanması, yüksek saflıkta, PEM yakıt pillerinde kullanım için karbon monoksit içermeyen hidrojen üretimi için potansiyele sahiptir. Reaksiyonun iki ürünü hidrojen ve katı karbondur. Karbon gelişimi yüzeyin karbonla kaplanması ile katalizörün deaktive olması sonucu engellenen, karbon filamanları şeklinde gözlemlenir. Çeşitli denemelerde daha çok hava ya da buhar ile karbon filamanlarını gazlaştırarak katalizör rejenere edilmeye çalışılmıştır. Karbonun tamamının gazlaştırılması sonrasında, katalizör neredeyse metan parçalanmasına karşı bütün aktivitesini yitirmiştir. Ancak gazlaştırma sadece belirli bir miktarda gerçekleşirse katalizör aktivitesini büyük oranda geri kazanmak mümkündür. Kısmi rejenerasyon olarak adlandıran bu yöntem metanın katalitik parçalanmasında katalizörün deaktivasyon problemini çözmek için umut vaat edici bir stratejidir. Bu tez içerisinde, kısmi rejenerasyon metodunun optimizasyonu sunulmuştur. Katalizör aktivitesi ve gazlaştırma miktarı termal gravimetrik analizlerle takip edilmiştir.Katalizör içindeki nikel miktarı parçalanma tepkimesinden önce indirgeme basamağının uygulanıp uygulanmaması, tepkime sıcaklığı ve rejenerasyon basamağı sırasında gazlaştırılan karbon miktarı, araştırılan başlıca parametrelerdir. Rejenere edilmiş katalizör için, yüzey tepkimelerini, filaman oluşumunu ve katalizör deaktivasyonunu içeren bir kinetik model geliştirilmiştir. Yakma derecesi ortalama miktarda olduğu zaman moleküler düzeydeki reaksiyon parametrelerinin değişmediği, ancak yakma derecesi çok yüksek ve alçak olduğu durumlarda bu parametrelerin büyük oranda değiştiği varsayılmıştır.
Özet (Çeviri)
Methane cracking has the potential to produce high purity, carbon monoxide-free hydrogen suitable for application in PEM fuel cells. The two products of reaction are molecular hydrogen and solid carbon. The carbon appears in the form of carbon filaments whose growth is hindered by carbon encapsulation leading to total deactivation of the catalyst. Several attempts have been made to regenerate the catalyst, mainly by gasifying the carbon filament in air or steam. The catalyst lost nearly all its activity toward methane cracking after complete gasification of the carbon. However, if the gasification proceeds to only a certain extent, it is possible to recover significant activity of the catalyst. This technique, also named as partial regeneration, is a promising strategy to overcome the challenge of catalyst deactivation in catalytic decomposition of methane. Optimization of the partial regeneration method is presented in this thesis, in particular the extent to which the gasification should take place. Activity of the catalyst and the extent of gasification have been monitored through thermogravimetric analysis.The main parameters that were investigated were nickel loading in the catalyst, pre-reduction or not prior to cracking, reaction temperature and extent of gasified carbon during the regeneration step. A kinetic model which consists of surface reactions, filament formation and deactivation was developed for the regenerated catalyst. It is assumed that reaction parameters at the molecular level do not change when the burn off degree is at a moderate extent but these parameters drastically change when burn off degree is too low and high.
Benzer Tezler
- Bazı tekstil boyalarının penicillium funiculosum küfü ile biyosorpsiyon ve biyoakümülasyon özelliklerinin incelenmesi
Investigation of biosorption and bioaccumulation properties of some textile dyes with penicillium funiculosum
NURSENA DEMİR
- Üleksitin bisülfat çözeltilerinde çözündürülmesinin kinetiği, optimizasyonu ve elde edilen çözeltilerden borik asit üretimi
Investigation of kinetics and optimization of ulexite mineral in sodium hydrogen sulfate solutions and production of boric acid from obtained solutions
ERBİL KAVCI
- Katalizör ve ENG katkılı MgH2 peletlerin yapısal özelliklerinin ve hidrojen kinetiğinin araştırılması
Investigation of structural properties and hydrogen kinetics of the catalyst and ENG doped MgH2 pellets
GÖKHAN GİZER
- Üleksitin disodyum hidrojen fosfat çözeltilerinde çözünme kinetiği ve optimizasyonu
Dissolution of kinetics and optimization of ulexite mineral in disodium hydrogen phosphate solutions
BETÜL ÖZGENÇ KAYA
- Askorbik asidin fotosentize bozunma reaksiyonu kinetiğinin polarografik yöntemle incelenmesi ve reaksiyon sırasında oluşan hidrojen peroksidin polarografik olarak tayini
The Kinetics of photosensitized decomposition reactions of ascorbic acid and measuring the formation of hydrogen peroxide as a reaction product by polorographic technique
ÜLFET ŞANSAL
