Design and prototype application of the autonomous and portable hydrogen generator system supported by sodium borohydride
Sodyum borohidrit destekli otonom ve taşınabilir hidrojen jeneratör sistemi tasarımı ve prototip uygulaması
- Tez No: 731330
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA KAAN BALTACIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Kimya Mühendisliği, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hidrojen üretimi, Hidroliz, Katalizörler, Otonom sistemler, Otonom ve kontrol, Sodyum borohidrür, Yenilenebilir enerji, Hydrogen production, Hydrolysis, Catalysts, Autonomous systems, Autonomous and controlled, Sodium borohidride, Renewable energy
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu deneysel tezde, daha hafif ve verimli hidrojen gazı üretimi sağlamak için sodyum borhidrür ile çalışan bir hidrojen jeneratörü tasarlamak ve prototiplemek amaçlanmıştır. Bu amaçla hem kompakt yapıya sahip hem de otonom kontrole sahip bir prototip üretilmiş olup, literatürde bulunan hidrojen jeneratörlerinden farklı olarak katı sodyum borhidrür dozajlama mantığı ile çalışmaktadır. Ayrıca hidrojen üretimi için sodyum borhidrürün hidroliz reaksiyonunda kullanılan yüksek verimli pahalı asal metal katalizörler yerine ucuz, verimli ve çevre dostu alternatif bir katalizör çözümü aranmaktadır. Bu katalizör alternatifini sentezlemek için yüksek metal içerikli bir cüruf yan ürünü kullanılır. Cüruf kullanılarak sentezlenen katalizörler; Performans testleri, bileşen oranları, katalizör konsantrasyonu, reaksiyon sıcaklığı gibi bir dizi farklı parametre kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Literatürdeki Co-B katalizör çalışmaları dikkate alındığında hidrojen üretim hızının 5 ile 10 kat arasında arttığı gözlemlenmiştir. En iyi performanslar, 25 dakikada yaklaşık 65 L/dk. katalizör hidrojen üretim oranları ile 50 °C'de ön ısıtma ile %40 ve %50 Co-B ile desteklenmiş asitle muamele edilmiş BFS katalizör numuneleri ile gösterildi. Adunio Uno tarafından kontrol edilen prototip, 4 farklı bölmeden oluşuyor, su ve katalizör karışımı, su pompaları ve nozullar ile katı sodyum borhidrür üzerine damlatıldı. Böylece yakıt israfı %15 oranında azaltılır; bu, tek bir yakıt odası yerine birden fazla yakıt odası kullanılarak elde edilir. Ayrıca cüruf kullanımı ile katalizör maliyetleri %25 ve %35 oranında azalmaktadır. Katalizör numunelerinin test sonuçları, optimum sıvı enjeksiyon miktarı ve optimum karışım yüzdeleri ile karşılaştırılmış ve tartışılmıştır. Prototipin deneyleri 2 g NaBH4 ve 20 ml distile su kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Prototip, nispeten sabit isteğe bağlı hidrojen akış hızları (yaklaşık 17,5 L/dk) gösterdi ve toplam akış 20 dakika boyunca 343.46 L'dir. Sonuç olarak; Prototipin sızdırmazlık ve performans testleri, 1 saatlik çalışma sürelerinde farklı katalizör numuneleri kullanılarak araştırılmış ve sonuçlar derinlemesine incelenmiştir. Bu 4 parçalı otonom jeneratörün ortalama akış hızı, 1 saat boyunca yaklaşık 3.00 L/dk.gkatalizördür. Çalışma döngüsünde, zaman zaman üretilen hidrojen miktarında yumuşak dalgalanmalar gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this experimental thesis, it is aimed to design and prototype a hydrogen generator working with sodium borohydride to provide lightly and more efficient hydrogen gas production. For this purpose, a prototype with both a compact structure and autonomous control is produced, and unlike the hydrogen generators available in the literature, it works with solid sodium borohydride dosing logic. In addition, a cheap, efficiently and environmentally friendly alternative catalyst solution is sought for hydrogen production instead of costly and high yielding noble metal catalysts used in the sodium borohydride's hydrolysis reaction. A high metal content slag byproduct is used to synthesize this catalyst alternative. Catalysts synthesized using slag; Performance tests were carried out using various parameters, for example, catalyst concentration, component ratios, reaction temperature. Considering the Co-B catalyst studies in the literature, it was seen that the hydrogen gas production rate rise in the range of 5 and 10 times. The best performances were demonstrated by acid-treated slag catalyst samples supplemented with 40% and 50% Co-B with preheating at 50 °C with catalyst hydrogen production rates of approximately 65 L/min.g in 25 minutes. The prototype, controlled by Adunio Uno, consists of 4 different compartments, the water and catalyst mixture was injected onto solid sodium borohydride with water pumps and nozzles. Thus, fuel wastage is reduced by 15%; this is achieved by using multiple fuel chambers instead of a single fuel chamber. In addition, with the use of slag, catalyst costs are reduced by 25% and 35%. The test results of the catalyst samples were compared and discussed with the optimum liquid injection amount and optimum mixing percentages. The performance analyzes of the prototype and catalysts were completed utilizing 20 ml of distilled water and 2 g of NaBH4. These results were showed the prototype has a relatively consistent hydrogen gas stream of around 17.5 L/min and the total flow is 343.46 L for 20 min. As a result; the tightness and performance tests of the prototype were investigated using different catalyst samples during 1 hour, and the results were investigated in depth. The average flow rate of this 4-part autonomous generator is approximately 3.00 L/min.gcatalyst during 1 h. In the working cycle, the soft ripples have spied on the hydrogen-produced amount from time to time.
Benzer Tezler
- Okunabilir kopyalama algoritmalı DSM sisteminin gerçeklenmesi
Başlık çevirisi yok
ÖZGÜR KORAY ŞAHİNGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAKUHİ NADİA ERDOĞAN
- Derin öğrenme ile tekstil tipi tanım
Fabric classification by using deep learning
GÖKHAN GÜRGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ
- GNSS sistemleri için küçük boyutlu yama anteni ve kompakt anten dizisi tasarımı
Design of a compact patch antenna and antenna array for GNSS systems
MUHAMMED YUSUF ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- FPGA tabanlı bina içi otonom mobil güvenlik robotu tasarımı ve kontrolü
Design and control of FPGA based indoor autonomous mobile security robot
ABDULLAH EID
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ATİLLA BAYRAM
- Web nesneleri temelli ağ mimarisi tasarımı ve uygulaması
Design and application of network architecture based on web of things
MAHMUT DURGUN
Doktora
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT GÖKREM