Development of hydrogen separation membrane in paladyum based ternary systems
Paladyum esaslı üçlü sistemlerde hidrojen saflaştırıcı membran geliştirme
- Tez No: 714975
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Çalışma, Pd esaslı üçlü alaşım sistemlerini esas almakta ve hidrojen ayrıcı membranlar için uygun alaşım kompozisyonlarının belirlenmesini hedeflemektedir. Pd-Mn-Ag ve Pd-Co-Ni olmak üzere iki sistem değerlendirilmiştir. Membranlar, kombinatoryal geometride sıçratma-çöktürme yöntemi ile üretilmiştir. Bu amaçla üçgen geometride yerleştirilen hedef metallerin hemen üzerinde toplam 21 adet altlık üçgen geometride yerleştirilmiştir. Bu tarzda oluşturulan membranlar direnç ölçümü ile 450 oC'ye kadar taranmış bu ölçümler hem argon hem de 1 bar hidrojen altında gerçekleştirilmiştir. Hidrojen altında hesaplanan özdirencin argondaki özdirence oranı reaktivite endeksi olarak tanımlanmıştır. İnce film membranın ayırıcı membran olabilme potansiyeli bu endeks temelinde değerlendirilmiştir. Çalışmada, Pd-Co-Ni sisteminin Co köşesine yakın küçük bölge hariç geriye kalan bölgelerinde kompozisyonların y.m.k. yapıda olduğu tespit edilmiştir. Ne yazık ki, bu membranlar bu çalışmadaki koşullarda hidrojen ile reaksiyona girmemiş ve bu nedenle hidrojen ayrıcı membran olarak kullanılamayacakları değerlendirilmiştir. Pd-Mn-Ag sistemi Pd-Ag çizgisine yakın oldukça geniş bölgede y.m.k. yapı sergilemiştir. Direnç ölçümleri, geniş bir kompozisyon aralığında numunelerin dikkate değer hidrojen reaktivitesi sergilediğini göstermiştir. Bu numuneler arasından reaktivite endeksi ve paladyum içeriği temelinde Pd35Mn13Ag52, Pd56Mn13Ag31 and Pd62Mn18Ag20 hidrojen ayrıcı membranlar için aday kompozisyonlar olarak seçilmiştir. Seçilen kompozisyonlar daha sonra geçirgenlik testine tabii tutulmak üzere alaşımsızlaştırılmış pirinç üzerine kaplanmıştır. Bu işlem sonucunda, gözenekli bakır altlık elde edilmiştir. Nano-gözenekli bakır üzerine 5 μm mikron kalınlığında kaplanan membranlar argonla yapılan gaz sızdırmazlık testinden geçememiştir. Takiben 350 oC'de ısıtma yapılarak 7 μm kalınlığında membranlar kaplanmış ancak yapısal bozulma nedeni ile bu membranlardan da güvenilir sonuç alınması mümkün olamamıştır.
Özet (Çeviri)
A study was carried out into dense metallic membranes for hydrogen separation. Two palladium-based system were characterized Pd-Mn-Ag and Pd-Co-Ni. Membranes were produced via sputter deposition in combinatorial geometry. For this purpose, sputter targets were arranged in triangular manner, and there were total of 21 substrates just above the targets. Membranes were screened via resistivity measurements under argon and hydrogen carried out up to 450 oC. A reactivity index defined as resistivity under hydrogen over that in argon was used as an index of suitability of the thin film membranes for hydrogen separation. The study has shown that Pd-Co-Ni system, except for small region close to Co corner, the rest of the ternary field had f.c.c. structure. Unfortunately, these membranes showed no reaction with hydrogen under 1bar of hydrogen pressure up to 450 oC and therefore they were considered unsuitable as separation membranes. Pd-Mn-Ag ternary system was more fruitful. Similarly, the system had a wide compositional field with f.c.c. structure. These were on the side of Ag-Pd line and moreover, considerable fractions of these membranes were reacting with hydrogen implying that they may be suitable as separation membrane. Based on their reactivity curve, and palladium content Pd35Mn13Ag52, Pd56Mn13Ag31 and Pd62Mn18Ag20 were selected as candidates for hydrogen separation. Selected compositions were then sputter deposited on de-alloyed brass as support material for permeability measurements. Dealloying was carried out at 460 oC for 4 hours under vacuum (10-6 mbar). This has yielded copper substrate with pores of approximately 1 m in size. Thin film membranes of 5 μm thick were deposited on the nanoporous copper. Unfortunately, the measurements were not possible as the coated assembly were not argon tight. A thicker deposition 7 micron thick with substrate heating to 350oC also failed as these assembly was not structurally stable during testing.
Benzer Tezler
- Hidrojen ayrıştırılması için sülfüre dayanıklı MOF kaplamalı PD bazlı yoğun metal membran geliştirilmesi
Development of PD-based dense metallic membrane with sulfur resistant MOF coated to separate hydrogen
SEVGİ KALKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR
- Simultaneous salt and boron removal from seawater using reverse osmosis process
Ters osmoz prosesi kullanarak deniz suyundan eşzamanlı bor ve tuz giderme
SÜER KÜRKLÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- Deposition and testing of thin film hydrogen separation membranes
İnce film hidrojen ayırıcı membranların üretimi ve test edilmesi
FATİH PİŞKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK
- Development of PBI based membranes for H2/CO2 separation
H2/CO2 ayırımı için PBI bazlı membranların geliştirilmesi
MERVE BAŞDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT YILMAZ
DOÇ. DR. HALİL KALIPÇILAR
- Membranlarla gaz ayırma
Gas separation by membranes
İSMAİL BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ