Mikrodalga reaktör teknolojisi kullanılarak çeşitli karbon destekli nikel-demir katalizörleri ile metan ayrışması üzerine çalışmalar
Studies on methane decomposition via microwave reactor technology using various carbon supported nickel-iron catalysts
- Tez No: 939396
- Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK VARIŞLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Bu tez çalışması kapsamında metanın katalitik ayrışma prosesi ile katı karbon ve hidrojen üretimi için mikrodalga reaktör sistemi kullanılarak yüksek aktivite ve stabiliteye sahip katalizörlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. SiC ve mezogözenekli karbon (MC) destek malzemesi olarak, aktif metal olarak ise nikel ve demir kullanılmıştır. Kütlece %10 ve %50 nikel yüklemesi, kütlece %6, %10 ve %15 demir yüklemesi katalizörlere emdirme metoduyla sentezlenmiştir. Hazırlanan katalizörler için fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlemek için XRD, SEM-EDX, BET analizleri yapılmıştır. Mikrodalga reaktör sisteminde 12,000 mL/ gkat.sa metan akışında (0,7/0,3 azot/metan karışım gazı), 500℃, 600℃ ve 700℃'de SiC destekli katalizörler, 500℃ sıcaklıkta MC1 destekli katalizörler, MC2 destekli katalizörler ise 500℃, 600℃ ve 700℃'de atmosfer basıncı altında aktivite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. SiC destekli katalizörlerin, mikrodalga absorbe etme özelliğinin, belirlenen reaksiyon sıcaklıklarına ulaşılması için yeterli olmadığından katalizörler 1/0,5 oranında aktif karbon (AC) ile karıştırılarak mikrodalga reaktör sisteminde çalışmalar sürdürülmüştür. SiC destekli %10 ve %50 nikel yüklü katalizörlerin en kararlı olduğu sıcaklık 600℃ olmuştur. En yüksek metan dönüşümleri 600℃'de 10Ni-6Fe@SiC ve 50Ni-6Fe@SiC katalizörlerinde sağlanmıştır. MC1 katalizörlerde 500℃'de en yüksek metan dönüşümü %96 ile 10Ni-6Fe@MC1 katalizöründe görülmüştür. MC2 destekli katalizörlerde ise yine 600℃'de en iyi aktivite ve stabilite değerleri görülmüştür. Ayrıca düzenleyici etkisini görmek için en iyi katalitik performansı gösteren MC2 ve SiC destekli katalizörlere paladyum metali eklemesi yapıldı ve düzenleyici etkisine bakılmıştır. Isıtma kaynağı olarak mikrodalga enerjisinin kullanılması düşük enerjiyle istenilen sıcaklıklara ulaşılmasını sağlamıştır. Ayrıca reaksiyon sonrasında karakterizasyon çalışmaları yapılarak nano karbon yapılarına varlığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, the development of catalysts with high activity and stability to produce solid carbon and hydrogen via the catalytic decomposition of methane using a microwave reactor system was aimed. Silicon carbide (SiC) and mesoporous carbon (MC) were used as support materials, while nickel and iron were employed as active metals. Catalysts were synthesized using the impregnation method with nickel loadings of 10 wt.% and 50 wt.% and iron loadings of 6 wt.%, 10 wt.%, and 15 wt.%. The physical and chemical properties of the prepared catalysts were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis. Activity studies were conducted in a microwave reactor system under atmospheric pressure at methane flow rates of 12,000 mL/gcat.h with a 0,7/0,3 nitrogen/methane gas mixture. SiC-supported catalysts were evaluated at reaction temperatures of 500°C, 600°C, and 700°C, MC1-supported catalysts were assessed at 500°C and MC2-supported catalysts were evaluated at 500°C, 600°C, and 700°C. Since the microwave absorption capability of the SiC-supported catalysts was insufficient to reach the targeted reaction temperatures, catalysts were mixed with activated carbon in a 1/0.5 ratio, and experiments were continued in the microwave reactor system. The most stable temperature for the SiC-supported catalysts with 10 wt.% and 50 wt.% nickel loadings were determined to be 600°C. The highest methane conversions at 600°C were achieved with the 10Ni-6Fe@SiC and 50Ni-6Fe@SiC catalysts. In the case of MC-supported catalysts, the highest methane conversion of 96% was observed at 500°C with the 10Ni-6Fe@MC catalyst. In MC2-supported catalysts, the best activity and stability values were also observed at 600°C. Additionally, to examine the regulatory effect, palladium metal was added to the MC2 and SiC-supported catalysts that exhibited the best catalytic performance, and its effect was analyzed. The use of microwave energy as a heating source enabled the desired temperatures to be reached with low energy consumption. Furthermore, characterization studies conducted after the reaction confirmed the presence of nanocarbon structures.
Benzer Tezler
- Sustainable recycling of waste cellulose: Microwave-assisted cellulose dissolution in ionic liquid and reactor design
Atık selülozun sürdürülebilir geri dönüşümü: İyonik sıvıda mikrodalga destekli selüloz çözünmesi ve reaktör tasarımı
GÖKMEN TAMER ŞANLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
KimyaSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA MENCELOĞLU
- Katalitik etan dehidrojenasyonu ile hidrojen ve etilen üretimi
Hydrogen and ethylene production by catalytic ethane dehydrogenation
BÜŞRA ERYILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY OKTAR
- Sudaki fenolik kirleticilerin farklı adsorplayıcılara adsorpsiyonu ve katının mikrodalga rejenerasyonu
The adsorption of phenolic pollutants on different adsorbents and microwave regeneration of the solids
SONGÜL TÜRKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Bilim ve TeknolojiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMİNE YAĞMUR
- Yönlendirilmiş elektromanyetik enerji transferi ve gerekli yüksek güç için toryum reaktörler
Directed electromagnetic energy transfer and thorium reactors for required high power
SABAHATTİN CİHAD YURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Selülozik atıkların ultrasonik ön işlenmesi ve mikrodalga reaktörde hidrolizi
Ultrasonic pretreatment of cellulosic wastes and hydrolysis in microwave reactor
HİKMET OKKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MAHMUT BAYRAMOĞLU