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: Belirtilmemiş.
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
- Generalized chebyshev low pass filter design and construction using suspended substrate stripline structure
Başlık çevirisi yok
ÜMİT KENAN ÇAĞLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. NEVZAT YILDIRIM
- Uydu yayın alıcısı
Başlık çevirisi yok
İSMAİL HAKKI ÇAVDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN DİNÇER
- Electromagnetic scattering properties of dielectric disk and cylinder with applications to ice clouds
Başlık çevirisi yok
MUSTAFA KOCATÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDOÇ. DR. SELİM ŞEKER
- Equivalent edge current method for microwave reflector antennas
Başlık çevirisi yok
HAYRULLAH YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1988
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiDOÇ. DR. ALTUNKAN HIZAL
- Noise figure meter
Başlık çevirisi yok
AYTUĞ ERGİNBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1987
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDOÇ. DR. ÖMER CERİD