Hydrogen production from methanol steam reforming in a microwave reactor
Mikrodalga reaktörde buharlı metanol reformlamadan hidrojen üretimi
- Tez No: 536617
- Danışmanlar: PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ, PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 166
Özet
Çoğunlukla fosil yakıtların aşırı kullanılmasına bağlı olarak iklim değişikliği ve sera gazı emisyonu gibi önemli çevresel sorunlarla günümüz dünyası karşı karşıya kalmaktadır. Hidrojenle beslenen gelecek vaat eden teknoloji olan proton değişim membıran yakıt hücresi, çevre dostu ve sürdürülebilir değişimi olan bir sistemdir. Fakat, yakıt hücresinin anot katalizörü, besleme akışındaki CO miktarına duyarlıdır. Metanolün buharla reformlanması, hidrojen üretimi için uygun bir yöntemdir. Bununla birlikte bu reaksiyonun endotermik oluşu ekonomik fizibiliteliği sorusuna neden olmaktadır. Bu çalışmada, buharlı metanol reformlanması reaksiyonundan (MSR) hidrojen üretilmiştir. Bu amaçla, metal yüklü mezogözenekli karbon katalizörler sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Katalizör aktivitesi, geleneksel ısıtma yöntemiyle ısıtılarak MSR reaksiyonunda test edilmiştir. Katalizör kalsinasyon sıcaklığının, Cu/Zn oranının, toplam metal yükleme miktarının ve reaksiyon sıcaklığının ürün dağılımına, metanol dönüşümüne ve hidrojen verimine etkileri araştırılmıstır. Ayrıca, geleneksel ısıtma yönteminden daha verimli olan alternatif bir ısı kaynağı olarak mikrodalga kullanılmıştır. 1120 m2/g yüzey alanına, 3,7 cm3/g gözenek hacmine ve 3,7 nm gözenek çapına sahip CMK-3 destek malzemesi olarak sentezlenmiştir. Destek malzemesi ve metal yüklü katalizör H2 histeresis ile Tip IV izoterm göstermiştir. Katalizör aktivitesinin artan Cu/Zn oranı ve toplam metal yükleme miktarı ile arttığı, artan katalizör kalsinasyon sıcaklığıyla ise azaldığı görülmüştür. Geleneksel olarak ısıtılmış reaktör sisteminde %93 metanol dönüşümü ve %94 hidrojen verimi ile 250oC 'de 18.75Cu6.25Zn/CMK-3/300 katalizöründen CO içermeyen hidrojen üretilmiştir. Mikrodalga odaklı ısıtılmış reaktör sisteminde, daha yüksek enerji verimliliğine ek olarak, geleneksel olarak ısıtılmış reaktör sistemine göre daha yüksek bir metanol dönüşümü elde edilmiştir. %97,5 metanol dönüşümine ve %95,6 hidrojen verimi 300oC 'de bu sistemde sağlanmıstır.
Özet (Çeviri)
Today's world is facing crucial environmental issues, such as climate change and greenhouse gas emission, mainly attributed to the overusing fossil fuels. An environmentally friendly and sustainable replacement is proton exchange membrane fuel cell system which is a promising technology fed by hydrogen. However, fuel cell's anode catalyst is sensitive to amount of CO in the feed stream. Steam reforming of methanol is an appropriate method for hydrogen production. Nevertheless, endothermic nature of this reaction brings its economic feasibility into question. In this study, hydrogen was produced from methanol steam reforming (MSR) reaction. For this purpose, metal-loaded mesoporous carbon catalysts were synthesized and characterized. The catalyst activity was tested in the MSR reaction heated by a conventional heating method. Effect of catalyst calcination temperature, Cu/Zn ratio, total metal loading amount, and reaction temperature was investigated on the reaction product distribution, methanol conversion, and hydrogen yield. Furthermore, microwave was used as an alternative heat source which is more efficient than conventional heating method. CMK-3 with the surface area of 1120 m2/g, pore volume of 3.7 cm3/g, and pore size of 3.7 nm was synthesized as the support material. Both support material and metal-loaded catalyst exhibited Type IV isotherm with H2 hysteresis. It was observed that the catalyst activity increases with increasing Cu/Zn ratio and total metal loading amount, while increasing the catalyst calcination temperature declines the catalyst activity. CO-free hydrogen was produced from the 18.75Cu6.25Zn/CMK-3/300 catalyst at 250oC in the conventionally-heated reactor system with methanol conversion of 93.0% and hydrogen yield of 94%. A higher methanol conversion was obtained in the microwave-focused heated reactor system compared to the conventionally-heated reactor system in addition to a higher energy efficiency. 97.5% methanol conversion and 95.6% hydrogen yield were achieved in this system at 300 oC.
Benzer Tezler
- Metanol buhar reformasyonu prosesi için bakır bazlı katalizör geliştirilmesi
Cupper based catalyst development for methanol steam reformining process
UMAR YAWUZ HASSAN UMAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Metanolden reformlama tepkimeleri ile hidrojen üretimi için reaktör sistemi tasarımı ve simülasyonu: katalizör geliştirilmesi ve kinetik model çalışmaları
Reactor system design and simulation for hydrogen production from methanol by reforming reactions: catalyst development and kinetic model studies
ORHAN ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
- Mikro/mini kanalda metanol buhar reformasyon prosesi ile hidrojen üretiminin yapay sinir ağları ile modellenmesi ve kontrolü
Modeling and control of hydrogen production with artificial neural networks by methanol steam reforming process in micro/mini channel
ENVER BAYDIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMÜR ARAS
- Methanol steam reforming over silica aerogel supported catalyst for hydrogen production
Silika aerojel destekli katalizör ile buharlı metanol reformlama reaksiyonundan hidrojen üretimi
PINAR DEĞİRMENCİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ
PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Proton değişim membralı yakıt pilli araçlar için seyir halinde metanolden hidrojen üretimi
On-board hydrogen production from methanol for proton exchange membrane fuel cell vehicles
HALİT EREN FİGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. SEMA BAYKARA