Improvement of low-temperature properties of hydrocarbon selective catalytic reduction activity by developing copper-based zeolite catalyst
Bakır bazlı zeolit katalist geliştirilerek hidrokarbon seçici katalitik indirgeme aktivitesinin düşük sıcaklık özelliklerinin iyileştirilmesi
- Tez No: 915551
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TAYFUN ÖZGÜR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Otomotiv Mühendisliği, Automotive Engineering
- Anahtar Kelimeler: Seçici Katalitik İndirgeme, Azot Oksitler, Düşük Sıcaklık, Gerçek Egzoz Akışı, Zeolit, Selective Catalytic Reduction, Nitrogen Oxides, Low Temperature, Real Exhaust Flow, Zeolite
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Seçici katalitik indirgeme (SCR), dizel motorlardan kaynaklanan NOx (azot oksit) emisyonlarını azaltmak için kullanılan en etkili egzoz sonrası işlem teknolojisidir. Bu sistem, NOx'i belirli bir katalizör ve bir indirgeme maddesi yardımıyla zararsız azot (N2) ve suya (H2O) dönüştürür. Bu çalışmada, samaryum (Sm) katkılı, iki farklı bakır bazlı zeolit (Y ve Beta) katalizörleri iyon değişim yöntemiyle üretilmiştir. Üretilen katalizörlerin kimyasal özelliklerini belirlemek amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDS), X-ışını Kırınımı (XRD), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR) Spektroskopisi ve Brunauer-Emmet-Teller (BET) analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, katalizörler 150 ile 240°C arasındaki sıcaklıklarda, 0, 2 ve 4 kW yüklerde ve iki farklı alan hızı altında gerçek bir egzoz akışında test edilmiştir. Kimyasal analizler, tüm katalizörlerde Si, O ve Al'ın baskın olduğunu ortaya koyarken, kullanılan diğer kimyasalların da varlığı doğrulanmıştır. Performans testleri, sıcaklık artışı ile dönüşüm oranlarının arttığını göstermiştir. Motor yükündeki artış dönüşüm oranlarını olumlu etkilerken, daha yüksek bir alan hızı (SV) dönüşüm oranı üzerinde olumsuz bir etki yaratmıştır. 4 kW yük altında ve 240°C sıcaklıkta en yüksek NOx dönüşüm oranları kaydedilmiştir. Y zeolit setinde, Sm1-Y katalizörü 30000 h-1 SV'de %95,7481 dönüşüm oranına ulaşırken, Sm2-Y katalizörü 40000 h-1 SV'de %94,6600 dönüşüm oranı göstermiştir. Benzer şekilde, Beta zeolit setinde, Sm4-BEA katalizörü 30000 h-1 SV'de %95,7754 dönüşüm oranına ulaşmış, Sm1-BEA katalizörü ise 40000 h-1 SV'de %94,4719 dönüşüm oranı sergilemiştir. Samaryum eklenmesi, her iki katalizör seti için faydalı etkiler göstermiştir. Sonuçlar, optimal Sm yükleme seviyelerinin %1 ve %2 olduğunu ve bu oranların performans ile NOx dönüşüm verimliliğini artırdığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Selective catalytic reduction (SCR) is the most effective exhaust after-treatment technology used to reduce NOx (nitrogen oxides) emissions from diesel engines. This system converts NOx into harmless nitrogen (N2) and water (H2O) with the help of a specified catalyst and a reductant. In this work, samarium (Sm) doped two distinct copper-based zeolite (Y and Beta) catalysts produced with the ion exchange method. Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-rat Spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), Fourier-Transform infrared (FTIR), and Brunauer-Emmet-Teller (BET) analyses were conducted to determine the chemical characterization of the produced catalysts. Additionally, the catalysts were tested in a real exhaust flow under temperatures ranging from 150 °C to 240°C, with loads of 0, 2, and 4 kW at two different space velocities. The predominance of Si, O, and Al was observed in all catalysts, while the presence of other utilized chemicals was also confirmed through analyses. For all catalysts, conversion rates increased with higher temperatures. While an increase in engine load positively affected the conversion rates, a higher space velocity (SV) had a negative impact. Under a load of 4 kW, the highest NOx conversion rates were observed at a temperature of 240°C. For the Y zeolite set, the Sm1-Y catalyst achieved the highest conversion rate of 95.7481% at an SV of 30000 h-1, while the Sm2-Y catalyst demonstrated a conversion rate of 94.6600% at an SV of 40000 h-1. Similarly, in the BEA zeolite set, the Sm4-BEA catalyst achieved the highest conversion rate of 95.7754% at an SV of 30000 h-1, whereas the Sm1-BEA catalyst exhibited a conversion rate of 94.4719% at an SV of 40000 h-1. The incorporation of Sm showed beneficial effects across both catalyst sets. The results indicated that the optimal Sm loading levels were 1% and 2%.
Benzer Tezler
- Fischer Tropsch sentezi için alümina destekli kobalt katalizörlerin geliştirilmesi
Development of alumina supported cobalt catalysts for Fischer Tropsch synthesis
CEMİLE ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ALPER AYDIN
- Development of iron cobalt bimetallic fischer-tropsch catalysts for production of light olefins
Hafif olefinlerin üretimi için demir kobalt bimetalik fıscher-tropsch katalizörlerinin geliştirilmesi
DENİZ UYKUN MANGALOĞLU
Doktora
İngilizce
2025
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL
- Metal infiltre edilmiş mikro poroz karbon kompozitlerin aşınma ve sürtünme davranışının karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
GÜLTEKİN GÖLLER
Doktora
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN TEKİN
- Termal bariyer kaplamanın turbo doldurmalı bir dizel motorunun performansına etkileri
Başlık çevirisi yok
HALİT YAŞAR
Doktora
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VELİ ÇELİK
- Biyokütle ve kömür birlikte yakma sistemlerinde sinerji araştırması
Synergy research in biomass and coal cofiring systems
SİNEM ÖZSOY AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR YAMAN