Geri Dön

Sorption enhanced ethanol reforming over cobalt, nickel incorporated MCM-41 for hydrogen production

Kobalt, nikel eklenmiş MCM-41 üzerinde hidrojen üretimi amacıyla adsorpsiyon destekli etanol reformlama

PDF İndir

  1. Tez No: 286186
  2. Yazar: SEVAL GÜNDÜZ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TİMUR DOĞU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Co-MCM-41, Ni-MCM-41, buharlı reformlama, adsorpsiyon destekli buharlı reformlama, hidrojen, Co-MCM-41, Ni-MCM-41, steam reforming, sorption enhanced steam reforming, hydrogen
  7. Yıl: 2011
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 158

Özet

Kısıtlı miktardaki fosil kaynakların tükenmeye yüz tutması ve CO2 emisyonuna bağlı çevresel etki nedeniyle temiz enerji kaynağı olan hidrojene ilgi artmaktadır. Yüksek miktarda su içeren biyo-etanolden buharlı reformlama reaksiyonu ile hidrojen üretimi, CO2 nötrlüğü nedeniyle yüksek potansiyel taşımaktadır. Fakat etanol buharlı reformlama reaksiyonu, hidrojen verimini azaltan ve proses ekonomisine negatif etki yapan birçok yan reaksiyona sahip kompleks bir prosestir. Ayrıca termodinamik limitasyonlar hidrojen veriminde azalmaya yol açar. Bu çalışmada, Ni ve Co impregne edilmiş MCM-41 tipi mezogözenekli katalizörler üzerinde denenen etanol buharlı reformlama reaksiyonunun hidrojen verimini arttırmak için adsorpsiyon destekli buharlı reformlama adı verilen yeni bir proses incelenmiştir. Bu proseste hidrojen verimini arttırmak amacıyla CO2'nin CaO aracılığıyla uzaklaştırılması yöntemi kullanılmıştır.Katalizörler, hem etanol buharlı reformlama reaksiyonu hem de adsorpsiyon destekli buharlı reformlama reaksiyonu üzerinde önemli rol oynamaktadırlar. MCM-41 tipi mezogözenekli katalizörlerin keşfi, kataliz çalışmalarında yeni bir dönem başlatmıştır. Bu çalışmada, metal/Si mol oranı 0.1 olan, Co ve Ni içeren MCM-41 tipi malzemeler impregnasyon yöntemi ile sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve 500oC, 550oC ve 600oC'lerde hem etanol buharlı reformlama hem de adsorpsiyon destekli etanol buharlı reformlama reaksiyonlarında test edilmiştir. Sentezlenen katalizörlerin EDS ve XRD sonuçları, Co ve Ni'in MCM-41 yapısına başarıyla katıldığını göstermektedir. MCM-41'in karakteristik gözenek yapısı kısmen korunmuştur. Sentezlenen Co-MCM-41 ve Ni-MCM-41 katalizörlerinin yüzey alanı ve gözenek çapı değerleri sırasıyla; 303.6 m2/g ? 1.98 nm ve 449 m2/g ? 2.2 nm'dir.Her iki katalizörle elde edilen katalitik test sonuçları, hidrojen veriminin CaO varlığında önemli ölçüde arttığını kanıtlamıştır. Ni-MCM-41 katalizörünün katalitik performansı Co-MCM-41 katalizörüne göre daha fazladır. Co-MCM-41 katalizörü ile elde edilen en yüksek hidrojen verimi CO2 adsorpsiyonu sırasında 550oC'de 3.1 olarak elde edilmiştir. Bu değer katalizörün pratik kullanımı için uygun değildir. Aynı sıcaklıkta CaO kullanılmadığında hidrojen verimi sadece 1.62'dir. 600oC'de Ni-MCM-41 katalizörünün adsorsiyon destekli reformlama reaksiyonunda hidrojen verimi 5.6'dır ve bu değer elde edilebilecek en yüksek hidrojen verimi olan 6'nın %94'ününe tekabül eder.

Özet (Çeviri)

The interest in hydrogen as a clean energy source has increased due to depletion of limited fossil resources and environmental impact related to CO2 emissions. Hydrogen production from bio-ethanol, which already contains large amount of water, by steam reforming reaction, has shown excellent potential with CO2 neutrality. However, steam reforming of ethanol reaction is a highly complex process including many side reactions which decrease hydrogen yield and have a negative effect on process economy. Also, thermodynamic limitations cause decrease in hydrogen yield. In the present study, a new reaction process called sorption enhanced steam reforming has been investigated to improve hydrogen yield in ethanol reforming over Ni and Co impregnated MCM-41 type mesoporous catalysts. In this process in-situ removal of CO2 by CaO was used to improve hydrogen yield significantly.Catalysts play a crucial role in both steam reforming of ethanol and sorption enhanced steam reforming of ethanol reactions. Discovery of mesoporous catalyst supports, like MCM-41, started a new pathway in catalysis research. In this study, Co and Ni incorporated MCM-41 type materials having metal/Si molar ratio of 0.1 were synthesized by impregnation method, characterized and tested in both steam reforming of ethanol and sorption enhanced steam reforming of ethanol reactions at 500oC, 550oC and 600oC. EDS and XRD results of the synthesized catalysts showed that Co and Ni were successfully incorporated and well dispersed in the MCM-41 support. The characteristic ordered pore structure of MCM-41 was partially conserved. Synthesized Co-MCM-41 and Ni-MCM-41 had surface area and pore diameter values of 303.6 m2/g ? 1.98 nm and 449 m2/g ? 2.2 nm, respectively.Catalytic test results obtained with both catalysts proved that hydrogen yield values were significantly enhanced in the presence of CaO during in situ capture of CO2. Catalytic performance of Ni-MCM-41 was much better than Co-MCM-41 in ethanol reforming reaction. The highest hydrogen yield obtained with Co-MCM-41 catalyst was achieved at 550oC as 3.1 with in situ capture of CO2. This value is not high enough for practical use of this catalyst. At the same temperature, the corresponding hydrogen yield value was only 1.62 in the absence of CaO. The catalytic test results obtained with Ni-MCM-41 at 600oC, gave a hydrogen yield value of 5.6 in the sorption enhanced reforming run, which is about 94% of the maximum possible hydrogen yield of six.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    520895

    Sorption enhanced reforming of ethanol over novel catalysts and microwave reactor application

    Etanolün yeni katalizörlerle adsorpsiyon destekli buharlı reformlanması ve mikrodalga reaktör uygulaması

    MERVE SARIYER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ

    PROF. DR. TİMUR DOĞU

  2. Tez No

    885253

    Process intensification methods in steam reforming of ethanol with novel catalysts: Microwave heating and sorption enhanced reforming

    Yenı̇ katalı̇zörlerle etanolün buharlı reformlanmasında süreç yoğunlaştırma metotları: Mikrodalga ısıtma ve adsorpsiyon destekli reformlama

    MERVE SARIYER

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ

    PROF. DR. TİMUR DOĞU

  3. Tez No

    151980

    Preparation and characterization of polypropylene cellulose composites

    Polipropilen-selüloz kompozitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu

    ULAŞ ATİKLER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ.DR. FUNDA TIHMINLIOĞLU

  4. Tez No

    856066

    Investigation of pharmaceuticals adsorption performance of a novel functionalized cellulose based adsorbent

    Fonksiyonelleştirilmiş selüloz esaslı yenilikçi bir adsorbentin farmasötik adsorpsiyon performansının incelenmesi

    SAMUEL KALULE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Çevre MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEHRA SEMRA CAN

  5. Tez No

    557564

    Core/shell type, Ce3+ and Tb3+ doped GdBO3/SiO2 system: Synthesis and celecoxib drug delivery applications

    Çekirdek/kabuk yapılı, Ce3+ ve Tb3+ katkılı GdBO3/SiO2 nanoparçacıkların sentezi ve selekoksib ilaç taşıyıcı sistemde uygulanması

    PELİN AKMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞEN YILMAZ

Geri Dön