Design of prototype reactor for hydrogen production from sodium borohydride
Sodyum borhidrürden hidrojen üretimi için prototip bir reaktör geliştirilmesi
- Tez No: 305035
- Danışmanlar: PROF. DR. İNCİ EROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 122
Özet
Sodyum borhidrür (NaBH4) basit ve güvenilir bir depolama ve istenildiğinde hidrojen üretme teknolojisini sunması açısından yakıt pili uygulamaları için umut vaat edicidir.Bu çalışmanın amacı sodyum borhidrürün gelecek hidrojen enerjisi ekonomisindeki yerini vurgulamak, katalitik hidroliz tepkimesini kesikli ve sürekli reaktörlerde, NaBH4 ve NaOH konstantrasyonu, sıcaklık, katalizör ve besleme hızı açısından etkilerini kinetik model ile açıklamak ve son olarak bu kinetik deneylere dayanarak 100W gücünde yakıt pilinin hidrojen ihtiyacını karşılayabilecek bir prototip reaktör tasarımı yapmak ve kararlı durumda çalıştırmaktır.Hidroliz tepkimesini kinetik model ile açıklayabilmek için kesikli sistemde gerçekleştirilen deneylerde 30mL hacminde cam şişeden bir reaktör kullanılmış olup şu parametreler sistematik olarak değiştirilmiştir: çözelti sıcaklığı; 20, 30 ve 50°C, NaBH4 konsantrasyonu; 0.17, 0.23 ve 0.3M, NaOH konsantrasyonu; 0.27, 1.32 ve 2.85M ve son olarak katalizör miktarı; 0.048, 0.07 and 0.1g Pt/C (ETEK®). Bu deneyler sonucunda ulaşılan kinetic model aşağıdadır:Sürekli sistemde yapılan deneyler sırasında 5mL diferansiyel cam reaktör kullanılmış olup konsantrasyon, katalizör miktarı ve cinsi, ve besleme hızı parametreleri sabit sıcaklıkta incelenmiştir. Pt/C katalizörü ile yapılan deneyler için önerilen model:Intrazeolit Co(0) nanokümeleri ile kontrollü deneyler sonucunda elde model ise aşağıdadır:Bu verilere dayanarak geri dönüşüm prensibi ile çalışan prototip reaktör iç hacmi 122cm3 ve depo hacmi 1336 cm3 olarak tasarlanmış, Delrin®'den imal edilmiş ve başarıyla işletime alınmıştır.
Özet (Çeviri)
Sodium borohydride (NaBH4) offers a simple and safe technology for storage and on demand production of hydrogen being a promising and a feasible method for fuel cell applications.The objectives of the present study are to emphasize the role of sodium borohydride as a part of future hydrogen energy system, to investigate the kinetics of the catalytic hydrolysis reaction of NaBH4 in a batch and flow system with respect to temperature, concentration, catalyst and flow rate for flow reactor by proposing a kinetic model and finally based on kinetic analysis, to design a prototype reactor to meet the hydrogen requirement for a 100W PEM fuel cell and operate it in steady state conditions.To express hydrolysis reaction by a kinetic model, series of batch experiments was performed in a glass flask (30mL) where the following parameters were systematically changed: the solution temperature varied as 20, 30 and 50°C, the NaBH4 concentration changed as 0.17, 0.23 and 0.3M, NaOH concentration varied as 0.27, 1.32 and 2.85M and catalyst amount was changed as 0.048, 0.07 and 0.1g Pt/C (ETEK®). In the kinetic model catalyst effect proposed within the rate constant. The kinetic model was purposed as:For flow reactor system, in a differential glass reactor (5mL) concentration, catalyst amount, catalyst type and flow rate was systematically analyzed at a constant temperature. For Pt/C catalyst the purposed model was:Also, for intrazeolite Co(0) nanoclusters, as a result of controlled experiments, the rate expression was found as:Based on these data prototype reactor (recycle) with internal volume of 122cm3 and storage volume of 1336 cm3 was designed, manufactured from Delrin® and operated.
Benzer Tezler
- Biyokömürleştirme için parabolik güneş yoğunlaştırıcılı sistem tasarımı, kurulumu ve farklı biyokütle kaynakları için optimum işletme koşullarının belirlenmesi
Design and construction of torrefaction system integrated with parabolic trough solar collector and determination of optimum operating conditions for different biomass
ÖZBEN ERSÖZ
- A study on co-free hydrogen production and adsorbent design for selective carbon dioxide removal
Karbon monoksit içermeyen hidrojen üretimi ve seçimli karbon dioksit giderimi için adsorban tasarımı üzerine bir çalışma
MELEK SELCEN BAŞAR
Doktora
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Design of bench-scale methane processing reactors for hydrogen-driven PEM fuel cells
Hidrojenli PEM tipi yakıt pili için metan dönüşmeli reaktörlerin laboratuvar ölçekli tasarımı
EMRE MAŞALACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
YRD. DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- Manyetik kontrollü şönt reaktör tasarımı ve elektromanyetik analizlerinin gerçekleştirilmesi
Magnetic controlled shunt reactor design and performance of electromagnetic analysis
İSMET KAYMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BAYRAK
- Demir çekirdekli, hava aralığı bulunan reaktör çeşitlerinin irdelenmesi ve bir prototip için uygulama örneği
Prototype for an application case study and investigation of the reactor types with iron core and air gap
HAKAN TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERİHA ERFAN KUYUMCU