Biyokütle kaynağından alternatif yakıt üretimi
Alternative fuel production from biomass
- Tez No: 509296
- Danışmanlar: PROF. DR. NURAY OKTAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
Yüksek lisans tezi kapsamında yapılan bu çalışmada biyokütle kaynaklı asetik asitten alternatif yakıt hidrojenin üretimi, yüksek ve kararlı bir aktiviteye sahip, karbon oluşumuna dirençli özgün katalizörler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada Cu, Ni ve/veya W içerikli silika (MCM-41, SBA-15)/zirkonyum destekli katalizörler hazırlanmıştır. Hazırlanan silika/zirkonyum destekli katalizörlerin yapısal ve fiziksel özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla XRD, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon, FTIR, ICP-MS, SEM ve TEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında destek malzemesinin, katalizör içeriğindeki nikel miktarının, katalizör yapısına Cu veya W ilavesinin, katalizör içeriğindeki tungsten miktarının, reaksiyon sıcaklığının ve beslemedeki reaktant molar oranı (asetik asit/su) gibi parametrelerin katalizör aktivitesine etkisi incelenmiştir. Katalizörlerin katalitik aktivite testleri öncelikle konvansiyonel sistemle ısıtılan dolgulu kolon sürekli akış reaktör sisteminde ve bu sistemde en iyi aktiviteyi gösteren katalizörlerin aktivite testleri ise yüksek sıcaklığa düşük enerji ile ulaşılan enerji verimi yüksek mikrodalga reaktör sisteminde yürütülmüştür. Konvansiyonel sistemde gerçekleştirilen Cu içerikli katalizörler ile yapılan çalışmada düşük hidrojen verimi elde edilirken Ni içerikli katalizörler ile yüksek hidrojen verimi elde edilmiştir. Mono metalik katalizörler arasında %100 asetik asit dönüşümü ve %7 kok oluşumu ile en yüksek hidrojen verimi 5Ni@SBA-15 varlığında elde edilmiştir. MCM-41ve Zr-SBA-15 destekli Ni içerikli katalizörlerle yürütülen reaksiyon çalışmalarında karbon oluşumu gözlenirken bu katalizörlerin yapısına W ilave edilerek karbon birikimine karşı direnç arttırılmıştır. Ayrıca katalizörlere W ilavesi ile sentez gazı üretildiği görülmüştür. 25Zr-SBA-15 destekli Ni-W içerikli katalizörlerin W miktarı %10'dan %50'e artırıldığında H2/CO oranı 1 olan sıvı hidrokarbonların üretiminde ve/veya alternatif dizel yakıt sentezinde kullanılabilecek sentez gazının üretildiği belirlenmiştir. Katalizörlerin reaksiyon sonrası XRD, TGA-DTA ve SEM analizleri gerçekleştirilerek reaksiyon sonucunda oluşması muhtemel karbon analiz edilmiştir. TGA analizi sonucunda katalizör yüzeyinde oluşan karbonun W ilavesi ile %1'e kadar düşürülebildiği belirlenmiştir. Çalışma kapsamında konvansiyonel sisteme kıyasla mikrodalga ısıtmalı reaktörde 20 kat daha fazla enerji tasarrufu yapılarak ekonomik hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Hydrogen, utilized as alternative fuel, was produced from biomass oriented acetic acid via catalysts having high activity and resilience to coke formation. Cu, Ni and/or W were used as active materials in the synthesis of silica (MCM-41, SBA-15)/ zirconium supported catalysts. Structural and physical properties of synthesized catalysts were determined by XRD, N2 adsorption-desorption, FT-IR, ICP-MS, SEM and TEM analyses. Effects of support material, nickel amount, addition of Cu or W, tungsten amount, reaction temperature and acetic acid/water amount in feed on catalytic activity were investigated. Catalytic activity tests were initially conducted in a packed bed flow reactor heated with conventional system. Catalysts with highest activity were further tested in a microwave reactor system operated with high energy yield. Results obtained in conventional system for Cu and Ni containing catalysts revealed lower hydrogen yield in the presence of Cu in catalyst structure. 5Ni@SBA-15 catalyst exhibited highest activity among mono-metallic catalysts with 100% acetic and conversion and 7% coke formation. Coke formation was evident with MCM-41 and Zr-SBA-15 supported Ni catalysts. On the other hand, higher resistance to its formation was achieved by W addition on catalyst structure. Formation of synthesis gas was also observed via W addition. Increasing W amount from 10-50% in 25Zr-SBA-15 Ni catalysts resulted in the increase of synthesis gas utilized in production of liquid hydrocarbons having H2/CO ratio of 1 and/or production of alternative diesel fuel synthesis. Spent catalysts were analyzed by XRD, TGA-DTA and SEM against coke formation. Results obtained with TGA analyses showed that the amount of coke formed after reaction could be reduced to 1% with the addition of W on the structure. Hydrogen production with energy conservation up to 20 fold was obtained in microwave heated reactor compared to its conventional alternative.
Benzer Tezler
- Simulation of organic rankine cycle module in Scharnhauser Park CHP plant
Scharnhauser Park kombine ısı ve enerji santralinde bulunan organik rankine döngüsünün simülasyonu
NURGÜL CAMCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- Verimliliği düşmüş bataryaların hizmet sektöründe kullanımı:Akıllı tesis uygulaması
Use of repurposed ev batteries in the service sector: A smart facility application
DENİZHAN GÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR KAYALICA
- Voltage control of a stand alone hybrid system using fuzzy logic controller
Bulanık mantık algorıtması kullanarak hıbrıt sıstemlerın voltaj kontrolu
ASGAR MOSTAFAZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OMER USTA
- Life cycle assessment of combined bioheat and biopower production and cost: Simulated case studies based on combustion utilizing turkish oak (Quercus cerris L.) coppices
Birlikte biyoısı ve biyogüç üretimi yaşam döngüsü değerlendirmesi ve maliyeti: Türkiye meşe (Quercus cerris L.) baltalıklarını kullanan yanma temelli benzetilmiş durum çalışmaları
GÜNER EKŞİ
Doktora
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ KARAOSMANOĞLU
- Elektrik enerjisi üretim yöntemlerinin çevresel ve ekonomik açıdan karşılaştırılması
Environmental and economic comparison of electrical energy production methods
BATUHAN ERCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiSinop ÜniversitesiDisiplinlerarası Nükleer Enerji ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA KEMAL BALKİ