Dizelin buhar reformlanma reaksiyonu ile hidrojence zengin gaz karışımı üretimi: Katalizör tasarımı ve reaktör modelleme çalışmaları
Production of hydrogen rich gas mixture by steam reforming reaction of diesel: Catalyst design and reactor modeling studies
- Tez No: 938478
- Danışmanlar: PROF. DR. NURAY OKTAR, PROF. DR. TİMUR DOĞU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Heterojen katalizörler, Katalitik reaksiyon, İki boyutlu modelleme, Heterogeneous catalysts, Catalytic reaction, Two dimensional modelling
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Doktora tezi kapsamında yürütülen bu çalışmada endüstriyel olarak büyük ölçekli çalışmalarda kullanılmak üzere dizelden hidrojen üretiminin gerçekleştirilmesine yönelik yüksek hidrojen verimi veren katalizörler ve bu katalizörler kullanılarak yakıt pilinde kullanılacak nitelikte yakıt dönüştürücü sistem geliştirilmiştir. Bununla birlikte dizelin su buharı ile reformlanma reaksiyonunun gerçekleştirildiği izotermal olmayan reaktörün iki boyutlu ısı ve kinetik modellemesi MATLAB programı kullanılarak yapılmıştır. Çalışmada farklı oranlarda metal oksit (CeO2, MgO, La2O3, SiO2) içeren alümina destekli metal içerikli (Ni, Pt, W ve Co) katalizörlerin sentezi emdirme yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen katalizörlerin fizikokimyasal özelliklerinin belirlenebilmesi amacıyla N2 adsorpsiyon-desorpsiyon, XRD, SEM-EDS ve TGA-DT analizleri gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında destek malzemesinin, katalizör desteğindeki metal oksit miktarının, katalizör yapısına Ni, Co, Pt, Ru veya W ilavesinin ve ön ısıtma sıcaklığı gibi reaksiyon parametrelerinin katalizör aktivitesine etkisi incelenmiştir. Katalizörlerin katalitik aktivite testleri sürekli akış sabit yataklı reaktör sisteminde yürütülmüştür. Aktivite test sonuçlarında monometalik katalizörler arasında en iyi sonuç nikel içerikli katalizörler ile elde edilmiştir. Nikel içerikli katalizörler arasında en kararlı aktiviteyi sergileyen %100 dizel dönüşümü ve %68 H2 verimi ile 5Ni@10La2O3-Al2O3 katalizörü olmuştur. Ni içerikli katalizörlerle yürütülen reaksiyon çalışmalarında reaksiyon sonrası karbon oluşumu gözlenirken bu katalizörlerin yapısına W ilave edilerek karbon birikimine karşı direnç arttırılmıştır. Katalizörlerin reaksiyon sonrası XRD, TGA-DTA ve SEM analizleri gerçekleştirilerek reaksiyon sonucunda oluşması muhtemel karbon analiz edilmiştir. En iyi aktiviteyi gösteren 5Ni@10La2O3-Al2O3 katalizörü deaktive olmadan 36 saat çalışarak endüstriyel boyutta hidrojen üreten katalizör geliştirilmiştir. Modelleme çalışmaları sonucunda ise teorik model ve deneysel sonuçların birbiri ile örtüştüğü görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The aim of this doctoral thesis is to conduct a systematic comparative study using various promising promoters to improve coke resistance in diesel steam reforming reactions. In addition, two-dimensional heat and kinetic modeling of the reactor, in which the diesel steam reforming reaction was carried out, was performed using MATLAB. Alumina-supported metal-containing (Ni, W, Co, and Pt) catalysts with varying amounts of metal oxides (CeO₂, MgO, La₂O₃, and SiO₂) were synthesized using the impregnation method. N₂ adsorption-desorption, XRD, SEM, and TGA-DTA analyses were conducted to determine the physicochemical properties of the synthesized catalysts. The study investigated the effects of support material, metal oxide content in the catalyst support, the addition of Ni, Co, Pt, or W to the catalyst structure, and the preheating temperature on catalyst activity. Catalytic activity tests were carried out for 6 hours at 800°C under atmospheric pressure. In each experiment, 30 grams of catalyst were used, corresponding to a LHSV value of 0.2 h⁻¹. The results showed that Ni-incorporated catalysts supported on La₂O₃, SiO₂, MgO, and CeO₂ exhibited highly promising performance in producing hydrogen-rich syngas. The findings indicate a significant effect of metal oxide composition on coke formation. CeO₂ addition to alumina significantly enhanced the coke resistance of the catalysts, while La₂O₃ incorporation contributed to catalyst stability during the diesel reforming reaction. After the reaction, carbon formation was analyzed by TGA-DTA. To investigate catalyst stability, time-on-stream tests lasting up to 6 days (a total of 36 hours) were conducted using 5Ni@10La₂O₃-Al₂O₃. As a result of the long-term stability test, no deactivation was observed under the test conditions, despite the formation of a very small amount of carbon (1.33 wt.%).
Benzer Tezler
- İki Euphorbia türünün yenilenebilir enerji kaynağı olarak incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SERPİL BEŞLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Kimya MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERSAN PÜTÜN
- Motorlu taşıtların egzost sisteminde uygun şartların araştırılması
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA HOPLAMAZ
- Manyetotelürik verilerinin tekil değer ayrışımı yöntemi ile sönümlü en küçük kareler ters çözümü
Damped least sofuares of the magnetotelluric data based on singular value decomposition
EMİN U. ULUGERGERLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Jeofizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET T. BAŞOKUR
