Au-TiO2 katalizörlüğünde etanolden fotokatalizle hidrojen üretimi
Photocatalytic production of hydrogen from ethanol over Au-TiO2
- Tez No: 284942
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZARİFE MISIRLIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Dünya genelinde artan nüfus ve kentleşmeyle birlikte endüstri, teknoloji ve enerji ihtiyacı da artmıştır. Bu ihtiyacı basit bir şekilde ve çevreyi koruyarak karşılamak dünyanın yüzleşmesi gerektiği en büyük problemlerden biridir. Bununla birlikte artan enerji ihtiyacı araştırmacıları hidrojen enerjisi gibi temiz ve alternatif enerji kaynakları aramaya yönlendirmiştir. Hidrojen, yapısında karbon bulundurmadığı için kirliliğe yol açmayan bir enerji kaynağıdır. Aynı zamanda yandığında enerji verdiği için de bir taşıyıcı kaynaktır.Hidrojen, buhar reformasyonu, parçalı oksidasyon, termal ve kuru reformasyon, suyun elektrolizi, fotoliz, kömür gazlaştırılması, biyokütle çevrimi ve suyun direk termal ayrışması yöntemleriyle elde edilir. Bunların yanında etanol, hidrojen üretimi için en uygun kaynaktır çünkü bütün süreçte CO2 salınımı sıfırdır. Hidrojen elde etmek için bir diğer yöntem de fotokatalizdir ve bu yöntem son yıllarda araştırmacılar arasında popüler olmuştur.Bu çalışmada fotokataliz yöntemiyle hidrojen elde edilmesi amaçlanmıştır. TiO2'in anataz formu katalizör olarak ve altın yarı iletken soy metal desteği olarak kullanılmıştır. 25 ve 50 mg Au/TiO2 alınmış ve 400°C'de H2 gazında bir gün boyunca kapalı bir cam reaktör içerisinde indirgenmeye bırakılmıştır. Cam reaktör soğuduktan sonra içerisindeki hidrojen azot ile süpürülmüştür. Farklı oranlarda etanol/su karışımı cam reaktöre eklenmiş ve reaksiyon sırasında oluşan CO azot gazıyla süpürülmüştür. Kapalı cam reaktör daha sonra UV ışımasına maruz bırakılmıştır. Aynı işlem 1:1, 2:1 ve 4:1 oranlarındaki etanol/su karışımlarına uygulanmıştır. Elde edilen hidrojen GC-TCD yöntemi ile analiz edilmiştir. Tepkime hızının katalizör miktarı ile doğru orantılı olduğu görülmüştür. Katalizör derişimindeki değişimin [0.25 ? 0.5 g/L], soğurulan foton miktarındaki değişime etki etmediği gözlenmiştir. Farklı miktarlardaki etanol/su oranlarının hidrojen eldesindeki aktiflikleri karşılaştırılmış ve 2:1 oranının en aktif olduğu belirlenmiştir. Düşük derişimde su hidrojen üretim oranını arttırdığı gözlenmiştir. Bunun açıklaması ise düşük derişimde su, oksijen yüzeylerinin yerine geçer şeklinde yapılabilir. Yüzeydeki oksijen CO'i CO2'ye yükseltgeyebilir.
Özet (Çeviri)
Increasing population and urbanization worldwide increase the industry, technology and especially lack of energy. Fulfilling this need of energy, basic materials and the protection of environment are major problems that world has to face. Nevertheless, increase in lack of energy leads the researchers to investigate alternative energy resources such as hydrogen energy which is a clean resource. Hydrogen is pollution-free resource hence it doesn?t contain any carbons. It is a carrier of because its combustion releases energy.Hydrogen can be generated by steam reforming, partial oxidation, autothermal and dry reforming, water electrolysis, biological hydrogen production, photo-dissociation, direct thermal or catalytic splitting of water. Beyond these ethanol is a suitable resource for producing hydrogen because in the whole process CO2 emission is near zero. One of the methods to produce hydrogen from ethanol is photocatalysis and this process is becoming more popular by researchers.In this work production of hydrogen with photocatalytic method is studied. TiO2 anatase is used as a photocatalyst and Au is used as supportive noble metal to the semiconductor. 25 mg and 50 mg Au/TiO2 is reduced in a batch reactor at 400°C under H2 gas. After cooling, H2 is purged with N2. Different amounts of water and ethanol are added. Composed CO is purged with N2. After that batch reactor is put under UV irradiation. The same process was repeated with different rates of water-ethanol mixture. The rates are 1:1, 2:1 and 4:1. In addition, the fraction from photocatalysis has been analyzed by using GC-TCD method.The linearity between photons absorbed and amount of catalyst is investigated and it is found to be directly proportional. Changing catalyst concentration [0.25 ? 0.5 g/L] does not affect the amount of photons absorbed. In addition the effect of different rates of ethanol/water mixtures in hydrogen production in the presence of Au/TiO2 is compared. It is found that in the rate of 2:1 is more effective. At low concentration water seems to enhance the rate of hydrogen production. The possible explanation could be that at low concentration water may replace surface of oxygen vacancies. Surface oxygen may be used to oxidize CO to CO2.
Benzer Tezler
- Au/TiO2/n-Si (MIS) yapının elektriksel özelliklerinin incelenmesi
The investigation of electrical properties of Au/TiO2/n-Si (MIS) structure
HAKAN TANRIKULU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADEM TATAROĞLU
- Au/tio2/n-4h-sic (mıs) schottky diyotların elektrik ve dielektrik özelliklerinin frekansa bağlı incelenmesi
Frequency dependent electric and dielectric properties of au/tio2/n-4h-sic (mis) schottky diodes
ESRA ERBİLEN TANRIKULU
Doktora
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH GÜNEN
- Au/TiO2/n-Si/Au Schottky engelinin diyot parametrelerinin sıcaklığa ve frekansa bağlı incelenmesi
Temperature and frequency depent investigation of diode parameters of Au/TiO2/n-Si/Au Schottky barrier
MURAT SEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN ÖZER
- Püskürtme tekniği ile elde edilen TiO2 filminin yapısal ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
The investigation of structural and electrical analyses of TiO2 films deposited by sputtering method
YUNUS ÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PERİHAN DURMUŞ
- Metal bezeli silika partiküllerinin yarı-biyosentezle üretimi, yapısal analizi ve (antibakteriyel ve fotokatalitik) özelliklerinin incelenmesi
The semi-biosynthetic production of metal decorated silica particles, investigation of structural analysis and antibacterial and photocatalytic properties
SÜREYYA KADIOĞLU