Development of three way catalytic converters for elimination of hydrocarbons, carbon monoxide and nitric oxide in automotive exhaust
Otomobil egsozundaki hidrokarbon, karbon monoksit ve azot oksit bileşiklerinin giderilmesi için üç yollu katalitik konverterler geliştirilmesi
- Tez No: 368844
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 184
Özet
Bu çalışmada, Üç Yollu Katalizörlerin katalitik performansları Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (DFT) Metodları ve otomobil egsoz koşullarını simüle eden dinamik test sisteminde gerçekleştirilen katalitik aktivite testleri ile incelenmiştir. DFT hesaplamaları Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP) yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Üç yollu katalizör kompozisyonlarında mangan metalinin doping etkisini incelemek üzere mangan, paladyum ve rodyum metallerinin atomik olarak seryum-zirkonyum oksit (CZO) yapısına yerleştirilmesiyle model yüzeyler hazırlanmıştır. Bu model yüzeyler üzerinde karbon monoksit oksidasyon mekanizmaları ve enerjileri incelenmiştir. Hesaplamalar sonucu, CZO'nun oksijen depolama kapasitesinin Pd ve Mn metalleri arasındaki sinerjik bir etkileşim sonucu oldukça arttığı gözlemlenmiştir. Bu doğrultuda, Pd-Mn yerleştirilmiş CZO yüzeyi üzerinde gerçekleştirilen CO oksidasyonuna ait rölatif enerji profili, mekanizmanın enerjetik bakımdan en avantajlı olduğu görülmüştür. Bu denli etkin bir işbirliği Rh ve Mn yerleştirilmiş yüzeyde gözlemlenmemiştir. Çalışmanın deneysel kısmında, farklı komposizyonlara sahip Pd, Mn ve Rh içeren katalizörler emdirme ve çözelti yanma sentez yöntemleri kullanılarak sentezlenmiştir. Toz formdaki katalizörler gamma aluminyum oksit ile karıştılırak kaplama çamuru elde edilmiş ve laboratuvar ölçekli kordierit monolitlere kaplanmıştır. Monolitik katalizörlerin katalitik aktivite testleri dinamik aktivite test sisteminde gerçekleştirilmiştir. Test esnasında çevrimiçi veriler simultane bir biçimde kütle spektrometresi ve CO analizörü tarafından toplanmaktadır. Katalizörlerin performansları termal yaşlandırma ve SO2 etkisi ile değerlendirilmiştir. Toplam 28 adet teste ait aktivite sonuçları termal yaşlandırma ve SO2 etkisi ile incelenmiştir. Teorik çalışmalar sonucu elde edilen sonuçlara uyumlu bir şekilde, katalitik performansın, Pd ve Mn metallerini birlikte bulunduran katalizör kompozisyonlarında arttığı iki farklı sentez yöntemiyle sentezlenen katalizörlere ait aktivite sonuçlarıyla görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, catalytic performances of Three Way Catalysts (TWC) are investigated via Density Functional Theory (DFT) methods and catalytic activity tests in a dynamic test system simulating the exhaust conditions of automobiles. DFT techniques are implemented by Vienna Ab Initio Simulation Package (VASP) and effect of manganese doping in TWC compositions are evaluated with computations on manganese, palladium and rhodium substituted ceria-zirconia mixed oxide (CZO) surface models. Carbon monoxide oxidation mechanisms and energetics are investigated on the model surfaces. Oxygen Storage Capacity (OSC) of CZO is remarkably enhanced by the synergistic effect of Pd and Mn doping. Accordingly, relative energy profile of CO oxidation mechanism on Pd-Mn substituted surface is found to be energetically most favored. Such an efficient collaboration is not observed with Rh and Mn doped CZO. In the experimental studies, TWC catalysts with varying compositions of Pd, Mn and Rh are synthesized via impregnation and solution combustion methods. Powder catalysts are then mixed with gamma alumina and washcoated on laboratory scale cordierite monoliths. Catalytic activity tests of the monolithic catalysts are carried out in a dynamic activity test system. Online data are simultaneously collected by a Mass Spectrometer (MS) and a CO analyzer coupled to the test system. Performance of the catalysts are evaluated by means of light-off temperatures. Activity results of 28 tests are examined in terms of thermal aging and SO2 exposure. In compliance with the findings of the computational studies, catalytic performance is improved when Pd is coupled with Mn in catalyst compositions in both synthesis techniques.
Benzer Tezler
- Development of a three way catalytic converter for elimination of hydrocarbons, carbon monoxide and nitric oxide in automotive exhaust
Otomobil egzozundaki hidrokarbonlar, karbon monoksit ve nitrik oksit bileşiklerinin arıtılması için üç yollu katalitik konvertör geliştirilmesi
NUR KANDİLLİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Elektron ışın kaynağı yöntemi ile kaynatılan ınconel 718 malzemesi üzerinde seçili değişkenlerin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of selected variables on the inconel 718 material welded by electron beam welding
BARIŞ BÖYÜKER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT VURAL
- Nikel sülfür ateş analizi metodu ile katalitik konvertörlerdeki platin, paladyum ve rodyum metallerinin tayini ve metodun optimizasyonu
Determination of platinum, palladium and rhodium by nickel sulphide fire assay method and optimization of the method
MEHMET HAKAN MORCALI
Doktora
Türkçe
2014
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Orta kapasiteli dizel motorlarında atık ısıdan rankine çevrimi ile enerji geri kazanımı
Energy recovery from waste heat of medium duty diesel engine with organic rankine cycle
AHMET SİNAN KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAKUP ERHAN BÖKE
- Gemi dizel motorlarından kaynaklanan emisyonların kontrolü ve SCR teknolojisi
Marine diesel engines egzost emissions control and SCR technology
MURAT OKŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET BAYÜLKEN