Investigation of deep eutectic solvents as a reaction medium for metal chloride based chemical heat pumps
Derin ötektik çözücülerin metal klorür bazlı kimyasal ısı pompalarında kullanımının incelenmesi
- Tez No: 583026
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRKAN KARAKAŞ, DOÇ. DR. ÇERAĞ DİLEK HACIHABİBOĞLU
- 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: 94
Özet
Metal klorürler gaz fazındaki amonyak ile tepkimeye girerek kompleks yapılar oluşturabilir. Bu reaksiyonlar, tersinir ve yüksek reaksiyon entalpilerinden dolayı kimyasal ısı pompası uygulamaları için tercih edilmektedir. Kimyasal ısı pompaları, düşük sıcaklıktaki ısıyı yüksek sıcaklıkta tekrar kullanılabilir ısıya dönüştürme özelliği nedeniyle birçok endüstriyel proseste tercih edilmektedir. CaCl₂'e amonyak sorpsiyonun basınç ve sıcaklık aralığı, atık ısının, jeotermal enerji ve güneş enerjisi kaynaklarının kullanılabilir ısıya çevrilmesi için uygundur. Ancak, sıvı-gaz fazının ısı ve kütle transfer katsayıları düşük olması endüstriyel uygulamalardaki güçlüklerden biridir. Bu sorunun aşılması amaçlanarak, bu tezde, derin ötektik çözücülerin (DES) CaCl₂-NH₃ çifti için olası reaksiyon ortamı olarak kullanılması çalışılmıştır. Derin ötektik çözücü olarak farklı molar oranlarda ZnCl₂-üre ve ChCl-üre sentezlenmiştir. Stabilite testlerinden elde edilen sonuçlarda, oda şartlarında 30 gün raf ömrüne sahip ZnCl₂-Üre DES'inin, 6 aydan daha uzun raf ömrüne sahip ChCl-Üre DES'inden çok daha az stabil olduğu tespit edilmiştir. CaCl₂'ün çözünürlüğü, 3.5:10 ZnCl₂-üre molar oranında kütlece %3.7, 2.5:10 ZnCl₂-üre molar oranında ise kütlece %5.3 olarak ölçülmüştür. Amonyak sorpsiyon deneylerinde, CaCl₂-ZnCl₂-Üre süspansiyonunun, saf CaCl₂'e göre daha fazla amonyak absorbe ettiği gözlenmiştir. Amonyak sorpsiyonu, CaCl₂-ChCl-Üre süspansionunda belli bir oranda saptanmış ancak CaCl₂-ZnCl₂-Üre süspansiyonunda gözlenenden daha yavaştır. CaCl₂/ZnCl₂-Üre süspansiyonuna sorpsiyon prosesinin kompleks yapısından dolayı, desorpsiyon basınç-sıcaklık denge ilişkisi doğrusal Clausius-Clapeyron denkleminden daha karmaşık bir trend sergilemiştir. Sorpsiyon dengesinin doğrusal olmayan yapısı NH₃ desorpsiyonunun CaCl₂, ZnCl₂ ve DES çözeltisinde de gerçekleşmesiyle açıklanabilir.
Özet (Çeviri)
Metal chlorides can react with gas phase ammonia and form complex compounds. Due to reversibility and high heat of reaction, these ionic reactions are attractive for the application of chemical heat pumps which can provide the ability to capture the rejected low-grade heat and to reuse it at increased temperature levels. The pressure and temperature interval of ammonia sorption into CaCl₂ is suitable for heat upgrade of waste heat streams, geothermal energy and solar energy sources. However, heat and mass transfer limitation of the gas-solid phase is one of the major challenges. In order to overcome this challenge, in this thesis, the potential usage of the deep eutectic solvents(DES) as a reaction medium for the CaCl₂-NH₃ pair was studied. As DES, in different molar ratios, ZnCl₂-urea and ChCl-urea pairs were synthesized. From stability tests, it was found that ZnCl₂-urea DES which has a maximum 30 days of a lifetime is significantly less stable than ChCl-urea DES which has a lifetime more than 6 months under ambient conditions. The solubilities of CaCl₂ were determined as 3.7wt% and 5.3wt% for the ZnCl₂-urea molar ratio of 3.5:10 and 2.5:10 respectively. Ammonia sorption experiments revealed that higher amount of ammonia is absorbed into CaCl₂-ZnCl₂-urea suspension than pure solid CaCl₂. Ammonia sorption takes place with a significant rate and extend in CaCl₂-ChCl-urea DES but much slower than the one observed for CaCl₂/ZnCl₂-urea samples. The desorption pressure-temperature equilibrium relationship exhibit more complex trend than the linear Clausius-Clapeyron equation because of the complex nature of sorption into CaCl₂/ZnCl₂-Urea mixture.
Benzer Tezler
- Gallik asit esterlerinin lipaz enzimi ile üretim parametrelerinin incelenmesi
Investigation of parameters for the production of gallic acid esters by lipase enzyme
CEREN ÜLGER
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİYE SERPİL TAKAÇ
- Etil laktatın lipaz katalizörlüğünde üretimi için biyoproses parametrelerinin incelenmesi
Investigation of bioprocess parameters for the lipase catalysed production of ethyl lactate
AZİME ARIKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyoteknolojiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİYE SERPİL TAKAÇ
- Atık biyokütlenin farklı koşullarda etkili hidroliz ve dönüşümünün araştırılması
Investigation of efficient hydrolysis and conversion of waste biomass under different conditions
BERNA NİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
KimyaBursa Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURÇAK KAYA ÖZSEL
- Derin ötektik çözücüler ile modifiye nanofibril selüloz eldesi ve kağıt üretimi üzerine etkilerinin araştırılması
Modified nanofibrillated cellulose production via deep eutectic solvents and investigation of their impact on papermaking
HAKAN FİDAN
Doktora
Türkçe
2024
Ormancılık ve Orman Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiBiyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİHAT SAMİ ÇETİN
- Investigation of hydroxymethyl furfural production from cellulose in the presence of deep eutectic solvents using microwave reactor
Mikrodalga reaktör ile ötektik çözgenler varlığında selülozdan hidroksimetil furfural üretiminin araştırılması
ALPARSLAN ARSLANOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT SERT