Nikel ve molibden içerikli katalizörler varlığında hidrojen üretimi
Production of hydrogen in the presence of nickel and molybdenum containing catalystst
- Tez No: 819711
- Danışmanlar: PROF. DR. KIRALİ MÜRTEZAOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Giderek kullanımı artan fosil yakıtların rezervinin azalması ve yakılmasıyla iklim değişikliğine sebep olan CO, SOx vb. gazlarının açığa çıkması sürdürülebilir enerji olan yeşil hidrojenin önemini arttırmıştır. Yenilenebilir enerji kaynağı olan biyokütlenin pirolizi sonucu elde edilen formik asit (HCOOH) düşük toksisiteye, yüksek enerji içeriğine ve ortam sıcaklığında yüksek kararlılığa sahip olup önemli bir hidrojen taşıyıcısıdır. Reaksiyon sıcaklığı, pH ve özellikle katalizör gibi özelliklerin değiştirilmesiyle formik asit parçalanma reaksiyonun termodinamik ve kinetik olarak kontrol edilmesi, H2 seçiciliğinin arttırılması ve böylece alternatif yakıt H2 üretiminin gerçekleştirilmesinin yanı sıra CO oluşumunun da engellenmesi mümkündür. Bu çalışmada formik asidin parçalanması ile H2 üretiminde kullanılmak üzere silika ve karbon destekli katalizörler sentezlenmiştir. Ni ve/ veya Mo içerikli silika destekli katalizörler farklı yüzey aktif maddeler (Tween-80 ve Pluronik-123) kullanılarak tek kap ve emdirme yöntemi ile hazırlanmıştır. Karbon destekli katalizörler ise sert şablon yöntemi ile hazırlanan düzenli mezogözeneklere sahip karbon malzemeye (CMK-3) emdirme yöntemiyle Ni ve/veya Mo metalleri yüklenerek hazırlanmıştır. Ayrıca mezogözenekli karbon nitrür (MCN) ve KOH katkılı mezogözenekli karbon (KOH-CMK- 3) malzemeler sentezlenmiştir. Hazırlanan katalizörlerin reaksiyon öncesinde yapısal ve fiziksel özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla XRD, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon, SEM/EDS, FTIR ve DRIFT analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında reaksiyon sıcaklığının, karbon yapıya eklenen KOH katkısının, Ni ve/veya Mo yükleme yöntemlerinin ve yüklenen metal miktarlarının formik asit parçalanma reaksiyonunda katalizör aktivitesine etkisi incelenmiştir. Silika destekli katalizör ile yapılan deneylerde Ni metalinin, karbon destekli katalizörler ile yapılan deneylerde ise Mo metalinin tek başına daha iyi aktivite sergilediği gözlenmiştir. H2 seçiciliği 0,44-1,07 aralığında değişebilmekle birlikte tüm katalizörlerde %100 formik asit dönüşümü elde edilmiş ve emdirme yöntemi ile sentezlenen 5Mo@CMK-3 ve 2.5Ni@SBA-15 katalizörleri ile CO gaz çıkışı olmadan hidrojen eldesinin mümkün olduğu belirlenmiştir. Ayrıca KOH katkılı CMK-3 malzemesinde KOH katkısının reaksiyon sıcaklığını düşürmekle birlikte H2 seçiciliği (0,83) ve H2 ürün dağılımını arttırdığı gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The decrease in the reserves of fossil fuels, which are increasingly used, and the release of CO, SOx, etc. gases that cause climate change have increased the importance of green hydrogen, which is a sustainable energy. Formic acid (HCOOH), is obtained as a result of the pyrolysis of biomass, which is a renewable energy source, has low toxicity, high energy content and high stability at ambient temperature, is an important hydrogen carrier. It is possible to control the formic acid breakdown reaction thermodynamically and kinetically by changing the reaction temperature, pH and especially the catalyst, increasing the H2 selectivity and thus preventing the formation of CO as well as realizing the alternative fuel H2 production. In this study, silica and carbon supported catalysts was synthesized to be used in the production of H2 by the decomposition of formic acid. Ni and/or Mo-containing silica supported catalysts were prepared by using different surfactants (Tween-80 and Pluronic- 123) by one-pot and impregnation method. Carbon supported catalysts, on the other hand, were prepared by loading Ni and/or Mo metals by impregnation method on carbon material with regular mesopores (CMK-3) prepared by hard template method. In addition, mesoporous carbon nitride (MCN) and KOH doped mesoporous carbon (KOH-CMK-3) materials were synthesized. In order to determine the structural and physical properties of the prepared catalysts prior to activity tests, XRD, N2 adsorption-desorption, SEM/EDS, FTIR and DRIFT analyzes were performed. Within the scope of the study, the effects of reaction temperature, KOH contribution to the carbon structure, Ni and/or Mo loading methods and the amount of loaded metal on the catalyst activity in the formic acid decomposition reaction were investigated. It was observed that Ni metal in experiments with silica-supported catalyst and Mo metal showed better activity alone with carbon-supported catalysts. Although H2 selectivity can vary in the range of 0.44-1.07, 100% formic acid conversion was obtained in all catalysts and it was determined that it is possible to obtain hydrogen without CO gas evolution with 5Mo@CMK-3 and 2.5Ni@SBA-15 catalysts synthesized by the impregnation method. In addition, it was observed that the KOH additive decreased the reaction temperature and increased the H2 selectivity (0.83) and H2 product dispersion in the KOH-doped CMK-3 material.
Benzer Tezler
- Amonyağın hidrojene dönüşümünün mikrodalga odaklı sistemde kobalt, nikel ve molibden ile aktifleştirilmiş destekli katalizörler varlığında incelenmesi
Investigation on conversion of ammonia to hydrogen in microwave focused system in the presence of cobalt, nickel and molybdenum activated supported catalysts
RUKAN CAN SEYFELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLEK VARIŞLI
- Activated carbon supported monometallic and bimetallic catalysts for hydrogenation of carbon oxides
Karbon oksitlerinin hidrojenasyonu için aktif karbon destekli tek ve çift metalli katalizörler
TÜLAY BÜLBÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP İLSEN ÖNSAN
PROF. DR. MAHİR ARIKOL
- Vasıfsız çelik ve refrakter metallerin silisyum içeren seramik özellikli kaplamalarla oksitlenmeye karşı korunması
Protection of carbon steels and refractory metals against oxidation by silicon –containing ceramic- type coatings
MEHMET BULUT ÖZYİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ BÜLENT ÖNAY
- Kaynak edilebilen kobalt ve demir esaslı alaşımların yüksek sıcaklıkdaki aşınma davranışları
High temperature wear behaviour of weldable cobalt and iron based alloys
HALİS ÇELİK
- Investigating the oxidation and high temperature wear behaviour of hot-dip aluminized and diffusion annealed inconel 718 superalloy
Sıcak daldırma alüminyum kaplama ve difüzyon tavlaması uygulanmış ınconel 718 süperalaşımının oksidasyon ve yüksek sıcaklık aşınma davranışının incelenmesi
AHMET KAVUKCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN