Enerji kapasitesi yüksek nanohibrit partiküller içeren nanoyakıtların üretilmesi ve yanma-yakıt performanslarının incelenmesi
Production of nanofuels containing high energy capacity nanohybrid particles and investigation of their combustion-fuel performance
- Tez No: 948703
- Danışmanlar: PROF. DR. KASIM OCAKOĞLU, DOÇ. DR. AHMET ALPER YONTAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Makine Mühendisliği, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tarsus Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek teorik kalorifik değere sahip olan bor, alternatif yakıt uygulamalarında kullanım potansiyeli en çok araştırılan yakıtlardan biridir. Ancak, sorunlu oksidasyon davranışı bu ısının salınmasını engeller ve tamamen yanmasına izin vermez. Bu tez çalışması kapsamında, yüzeyi yanmayı kolaylaştırıcı nanokatalizörler ile dekore edilmiş bor/nanokatalizör nanohibrit yapıların üretimine ve bunların geleneksel yakıtların yanma davranışı ve emisyon performansı üzerindeki etkilerine odaklanılmıştır. Bor/katalizör nanohibrit yapılar sol-jel tekniği ile üretilmiş metal oksit nanokatalizörlerin düşük maliyetli bir ultrasonikasyon tekniği kullanılarak birleştirilmesiyle üretilmiştir. Tüm partiküllerin yapısal karakterizasyonu SEM ve XRD teknikleriyle gerçekleştirilmiştir. Nanokatalizörlerin elementel analizi ve yüzey alanı ölçümleri için ise ayrıca XPS ve BET analizleri kullanılmıştır. Ağırlıkça % 2.5 ve % 7.5 partikül yükünde hazırlanan benzin esaslı nanoyakıtların yanma davranışı, yüksek hızlı kamera ve termal kameradan oluşan optik sistemle izlenen bir yanma odasında damlacık ölçeğinde karakterize edilmiştir. Motor ve emisyon performansları ise, 250 ppm partikül yüküne sahip dizel yakıt karışımları hazırlanarak üç silindirli Lombardini LDW 1003 model dizel motorda test edilmiştir. % 2.5 partikül yükünde en düşük tutuşma gecikmesi GA/AB/LNBM1 nanoyakıtı için ~ 0,000714 s, en yüksek alev sıcaklığı GA/AB/MF nanoyakıtı için kaydedilmiş ve GA/AB/BM nanoyakıtına kıyasla alev sıcaklığını % 14.58 artırmıştır. % 7.5 partikül yükünde ise GA/AB/LNM1 yakıtı ise agrega sıcaklığını GA/AB/BM'ye kıyasla % 111.5 arttırmıştır. En düşük yakıt tüketimi D100+250AB/LAF2 için 15 Nm yükte kaydedilmiş ve D100'e kıyasla % 10.83 azalmıştır. En yüksek ısıl verimlilik D100+250MF için 45 Nm'de kaydedilmiş ve D100'e kıyasla % 28.87 artmıştır. En düşük NOx emisyonları D100+250AB/LAF2 ve D100+250AB/MF için 60 Nm'de kaydedilmiş ve D100'e kıyasla % 12.59 azalmıştır. Tüm bor/nanokatalizör hibrit yapıları içeren yakıtlarda en düşük HC emisyonları 15 Nm'de kaydedilmiş ve D100'e kıyasla % 61.1 azalmıştır.
Özet (Çeviri)
Boron, with its high theoretical calorific value, is one of the fuels whose potential for use in alternative fuel applications has been most widely investigated. However, the problematic oxidation behavior prevents the release of this heat and does not allow complete combustion. In this thesis, the focus has been on the fabrication of boron/nanocatalyst nanohybrid nanostructures decorated with combustion-facilitating nanocatalysts and their effects on the combustion behavior and emission performance of conventional fuels. The boron/catalyst nanohybrid structures were fabricated by combining metal oxide nanocatalysts produced by sol-gel technique using a low-cost ultrasonication technique. Structural characterization of all particles was carried out by SEM and XRD techniques. XPS and BET analysis were also used for elementel analysis and surface area measurements of the nanocatalysts. The combustion behavior of gasoline-based nanofuels prepared at 2.5 % and 7.5 % particle load was characterized by droplet-scale combustion experiments in a combustion chamber monitored by an optical system consisting of a high-speed camera and a thermal camera. The engine and emission performances were tested in a three-cylinder Lombardini LDW 1003 diesel engine by preparing diesel fuel blends with 250 ppm particulate load. At 2.5 % particle load, the lowest ignition delay was ~ 0.000714 s for GA/AB/LNBM1 nanofuel, while the highest flame temperature was recorded for GA/AB/MF nanofuel, which increased the flame temperature by 14.58 % compared to GA/AB/BM nanofuel. At 7.5 % particle load, GA/AB/LNM1 fuel increased the aggregate temperature by 111.5 % compared to GA/AB/BM. The lowest fuel consumption was recorded for D100+250AB/LAF2 at 15 Nm and decreased by 10.83% compared to D100. The highest thermal efficiency was recorded for D100+250MF at 45 Nm and increased by 28.87 % compared to D100. The lowest NOx emissions were recorded for D100+250AB/LAF2 and D100+250AB/MF at 60 Nm and decreased by 12.59 % compared to D100. For all fuels containing boron/nanocatalyst hybrid structures, the lowest HC emissions were recorded at 15 Nm and decreased by 61.1 % compared to D100.
Benzer Tezler
- Environmentally friendly components for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında çevre dostu bileşenlerin kullanımı
ELENA STOJANOVSKA
Doktora
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- Synthesıs and graphene encapsulatıon of fe-based bınary metallıc nanopartıcles
Fe-bazlı ikili metalik nanopartiküllerin sentezi ve grafen ile enkapsülasyonu
SEYFULLAH CEYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- İndirgenmiş grafen oksit-kinolin ftalosiyanin nanohibrit malzemelerinin üretimi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Production of reduced graphene oxide-quinoline phthalocyanine nanohybrid electrode materials and investigation of electrochemical properties
MELTEM BALÇIK
- Süperkapasitör uygulamaları için bor katkılı karbon kuantum nokta ile metal ftalosiyanin nanohibritlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of boron doped carbon quantum dots and metal phthalocyanine nanohybrids for supercapacitor applications
MEHMET ŞÜKRÜ DÜNDAR
- Improvement of the energy efficiency of a trombe wall using nano enhanced phase change material
Nano geliştirilmiş faz değişim malzemesi kullanılarak trombe duvarının enerji verimliliğinin iyileştirilmesi
NAZLICAN MEÇO
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. COŞKUN FIRAT
