Hydrogen production via steam reforming of glycerol
Gliserolün buharlı reformlanması ile hidrojen üretimi
- Tez No: 665302
- Danışmanlar: PROF. DR. NAİME ASLI SEZGİ, PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 335
Özet
Günümüzde sınırlı kaynakları, artan fiyatları, insan ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle fosil yakıtların yerini alacak alternatif enerji kaynakları konusunda yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Hidrojen enerjisi, temiz ve yenilenebilir bir enerji taşıyıcısı olarak bu sorunları en aza indirmek için bir çözüm sunar. Hidrojenin en nemli uygulamalarından biri yakıt hücresinden türetilmiş araçlarda kullanılmasıdır. Ancak, taşımacılık sektöründe hidrojenin uygulanması, depolama güçlüğü ve dağıtımındaki altyapı eksikliği nedeniyle sınırlıdır. Yerleşik hidrojen üretimi, özellikle yenilenebilir kaynaklardan üretilen hidrojenin depolanmadan doğrudan yakıt hücresine beslenmesini sağlayarak bu sınırlamaların üstesinden gelmek için harika bir çözümdür. Biyo-gliserol, buharla dönüştürme işlemi yoluyla hidrojen üretiminde kullanımı ekonomik olarak uygun ve çevre dostu olduğundan dolayı biyokütleden türetilmiş en çekici oksijenli bileşiklerden biridir. Ek olarak, bir mol gliserol teorik olarak 7 mol hidrojen gazı üretir. Biyo-gliserol, bitkisel yağların veya hayvansal yağların transesterifikasyonuyla üretilen biyodizel sentezinin ağırlıkça %10'u olarak bir yan ürün olarak üretilir, bu da onun büyük bir yenilenebilir malzeme tedariğinde düşük maliyetli hammadde olarak kullanılmasını sağlar. Genellikle, metal yüklü mezogözenekli destekler, gliserolün buharlı reformlanmasında daha yüksek hidrojen verimi elde etmek için kullanılır. Bu çalışmada, silika aerojel ilk kez gliserolün buharlı reformlanmasında katalizör desteği olarak kullanılmıştır. Silika aerojeli aktif hale getirmek için, silika aerojel üzerine ıslak emdirme veya eş zamanlı çöktürme yöntemleri ile çeşitli tiplerde ve miktarlarda metal öncüleri yüklenmiştir. Karakterizasyon sonuçlarına göre, tüm katalizörler mezogözeneklidir ve Lewis baskın asit bölgeleri ile kristal formlardadır. Katalizörlerin aktiviteleri, sabit bir katalizör ağırlığının mevcudiyetinde, atmosferik basınçta, sabit taşıyıcı gaz akış hızında ve çeşitli reaksiyon parametrelerinde geleneksel sabit yataklı kuvars reaktörde test edilmiştir. Deney sonuçlarına göre, su/gliserol molar oranındaki artış, H2 veriminde bir artış sağlamıştır, ayrıca H2 verimi denge eğrisi ile tutarlı olarak, artan sıcaklıklarda önce artıp sonra hafifçe azalmıştır. Ek olarak, metal miktarındaki artış H2 verimini artırırken, katalizör sentez yöntemi ve yüklenen metal türleri çeşitli şekillerde H2 verimini etkilemiştir. Özellikle Ni-Ru içeren ikili metalik katalizörler, reaksiyonda kullanılan katalizörler arasında daha fazla aktivite göstermiştir. Deneyler sonucunda en yüksek aktivite 550oC, atmosferik basınç, su-gliserol besleme akış hızı 0,9 ml/saat ve 30 ml/dk Ar akış hızı ile W/G molar oranı 9 iken 0,15 g katalizör varlığında elde edilmiştir. Bu koşullar altında en yüksek H2 verimi, 10Ni-2Ru/SA katalizörü varlığında 0,06 gc/gcath-1 kok birikmesi ile %84,5 olarak elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, intensive studies are carried out on alternative energy sources that will replace fossil fuels due to its limited sources, soaring of prices and negative effects on people and environment. Hydrogen energy offers a solution to minimize these problems as a clean and renewable energy carrier. One of the most important applications of hydrogen is its use in fuel cell-derived vehicles. However, the implementation of hydrogen in the transport sector is limited by the difficulty of storage and the lack of infrastructure for its distribution. On-board hydrogen generation is a great solution to overcome these limitations, particularly by allowing hydrogen produced from renewable sources to be fed directly into the fuel cell without itself being stored. Bio-glycerol is one of the most attractive biomass-derived oxygenated compounds since its utilization in hydrogen production through steam reforming process is economically viable and environmentally friendly. In addition, theoretically one mole of glycerol produces 7 moles of hydrogen gas. Bio-glycerol is produced as a by-product of 10% by weight of biodiesel synthesis produced by transesterification of vegetable oils or animal fats, allowing it to be used as a lowcost raw material in a large supply of renewable materials. Generally, metal-loaded mesoporous supports are used to achieve higher hydrogen yield in steam reforming of glycerol. In this study, silica aerogel was used for the first time as a catalyst support in the steam reforming of glycerol. To activate the silica aerogel, various types and amounts of metal precursors were loaded onto the silica aerogel by wet-impregnation or co-precipitation methods. According to the characterization results, all catalysts are mesoporous and in crystal forms with Lewis dominant acid sites. The activities of the catalysts were tested in a conventional fixed-bed quartz reactor in the presence of a constant weight of catalyst at constant carrier gas flow rate, atmospheric pressure, and various reaction parameters. According to the experimental results, the increase in water/glycerol molar ratio resulted in an increase in H2 yield, furthermore, H2 yield increased first and then decreased slightly at elevated temperatures consistent with the equilibrium line. In addition, the increase in the metal amount increased the H2 yield, while the catalyst synthesis method and loaded-metal types affected the H2 yield in various ways. In particular, Ni-Ru containing bimetallic catalysts showed greater activity among the catalysts used in the reaction. As a result of the experiments, the highest activity was achieved at 550oC, atmospheric pressure, water-glycerol feed flow rate of 0.9 ml/h and 30 ml/min of Ar flow rate with the W/G molar ratio of 9 in the presence of 0.15 g catalyst. Under these conditions, the highest H2 yield was obtained as 84.5%, with coke deposition as 0.06 gc/gcath-1 in the presence of 10Ni-2Ru/SA catalyst.
Benzer Tezler
- Gliserinden sıvı faz katalitik reforming yöntemi ile hidrojen üretimi
Hydrogen production by aqueous phase catalytic reforming of glycerine
DERYA ÖZGÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKİR ZÜHTÜ UYSAL
- Microchannel enabled reforming of glycerol to hydrogen over ni-based catalysts
Nikel bazlı katalizörler üzerinde gliserol reformlanmasının mikrokanal reaktörlerde incelenmesi
SİNAN KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KERİM AVCI
- An experimental study on Pt-based bimetallic oxidative steam reforming (OSR) catalysts
Platin bazlı çift metalli oksidatif buhar dönüşümü katalizleri üzerinde deneysel çalışma
BAYRAM ALİ GÖÇMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Ni-Cu/zeolit katalizörü varlığında metanol buhar reformingi ile hidrojen üretimi
Hydrogen production by methanol steam reforming in the presence of Ni-Cu/zeolite catalyst
ÖZGECAN ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEZİHE AYAS
- Hydrogen and carbon nanotube production via catalytic decomposition of methane
Metanın katalitik ayrışması ile hidrojen ve karbon nanotüp eldesi
CANSU DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ