SiO₂ + Al₂O₃, TiO₂ nanoparçacıklarının dizel motor egzoz emisyonları üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of AL₂O₃, SILO₂ AND TIO₂ nanoparticles on diesel engine exhaust emissions
- Tez No: 960261
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SONGÜL KASKUN ERGANİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 84
Özet
Bu tezde, 500 ile 3000 watt arasında değişen motor yüklerinde dizel motorlardan kaynaklanan egzoz emisyonlarını azaltmaya yönelik üç farklı nanokatalizör kombinasyonunun (SiO₂ + Al₂O₃, TiO₂ + Al₂O₃ ve TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂) katalitik etkinliği araştırılmıştır. Değerlendirme kriteri olarak, katalizörsüz referans sistemine kıyasla kirletici emisyonlarının azaltılması esas alınmıştır. Hedeflenen kirleticiler; karbon monoksit (CO), hidrokarbonlar (HC), karbon dioksit (CO₂), azot oksitler (NOₓ) ve duman opaklığıdır. Sonuçlar, nanokatalizör karışımlarının türü ve oranlarının, emisyon azaltımında büyük ölçüde etkili olduğunu göstermektedir. Özellikle, TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ katalizörü düşük yükte (500 W) %43,8 oranında en yüksek CO azaltımını sağlamış; ancak yüksek yüklerde bu etkinliğini kaybetmiştir. Öte yandan, TiO₂ + Al₂O₃ katalizörü, 1500 W yükte %33,3 ve 3000 W'da %8,9 oranlarında daha dengeli ve tutarlı CO azaltımı sunmuştur. Hidrokarbonların giderilmesinde ise, TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ üçlü katalizörü 500 W'da %70,3 ve 3000 W'da %46,7 azaltım ile üstün performans göstermiştir. Bu durum, yanmamış hidrokarbonların oksidasyon potansiyelinin yüksekliğine işaret etmektedir. Yanma verimliliğine dair, CO₂ emisyonlarındaki artışlar temel alınarak yapılan analizlerde, TiO₂ + Al₂O₃ katalizörü 1000 W'da %56,4 artış ile en yüksek iyileşmeyi sağlamıştır. Tüm katalizörlerin yüksek motor yüklerinde NOₓ emisyonlarını artırdığı gözlemlenmiş olup, bu durum daha yüksek yanma sıcaklıkları ile ilişkilendirilmektedir. Bununla birlikte, TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ katalizörü yüksek yüklerde %18,7 oranında NOₓ azaltımı sağlayarak olumlu bir farklılık göstermiştir. Duman emisyonları açısından ise, TiO₂ + Al₂O₃ katalizörü tüm yüklerde dengeli ve ılımlı bir azalma sergilerken, TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ katalizörü bazı yük seviyelerinde duman emisyonlarını artırmıştır. Sonuç olarak, TiO₂ + Al₂O₃ kombinasyonu, değişken motor yüklerinde en kararlı ve dengeli performansı ortaya koymuştur. TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ kombinasyonu ise özellikle düşük yüklerde CO ve HC azaltımı açısından daha etkili bulunmuştur. SiO₂ + Al₂O₃ karışımı ise yalnızca düşük yük koşullarında etkili sonuçlar vermiştir. Bulgular, en uygun katalizörün seçiminin motorun çalışma koşulları ve hedeflenen kirleticilere göre dikkatle değerlendirilmesi gerektiğini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the catalytic efficiency of three different nanocatalyst combinations (SiO₂ + Al₂O₃, TiO₂ + Al₂O₃ and TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂) for reducing exhaust emissions from diesel engines at engine loads ranging from 500 to 3000 watts was investigated. The evaluation criterion was based on the reduction of pollutant emissions compared to the reference system without catalyst. The targeted pollutants are carbon monoxide (CO), hydrocarbons (HC), carbon dioxide (CO₂), nitrogen oxides (NOₓ) and smoke opacity. The results show that the type and proportions of nanocatalyst mixtures are highly effective in emission reduction. In particular, TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ catalyst provided the highest CO reduction of 43.8% at low load (500 W); however, it lost this efficiency at high loads. On the other hand, TiO₂ + Al₂O₃ catalyst, 1500 W offered a more balanced and consistent CO reduction of 33.3% at load and 8.9% at 3000 W. In the removal of hydrocarbons, TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ ternary catalyst showed superior performance with 70.3% reduction at 500 W and 46.7% reduction at 3000 W. This indicates the high oxidation potential of unburned hydrocarbons. In the analyses of combustion efficiency based on the increases in CO₂ emissions, TiO₂ + Al₂O₃ catalyst provided the highest improvement with 56.4% increase at 1000 W. All catalysts were observed to increase NOₓ emissions at high engine loads, which is associated with higher combustion temperatures. However, TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ catalyst showed a positive difference by providing 18.7% NOₓ reduction at high loads. In terms of smoke emissions, TiO₂ + Al₂O₃ catalyst exhibited a balanced and moderate reduction at all loads, while TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ catalyst increased smoke emissions at some load levels. As a result, the TiO₂ + Al₂O₃ combination revealed the most stable and balanced performance at variable engine loads. TiO₂ + Al₂O₃ + SiO₂ combination was found more effective in terms of CO and HC reduction, especially at low loads. SiO₂ + Al₂O₃ mixture gave effective results only at low load conditions. The findings emphasise that the selection of the most suitable catalyst should be carefully evaluated according to the operating conditions of the engine and the targeted pollutants.
Benzer Tezler
- Structure-performance relationships in ionic liquid-coated supported iridium catalysts: Effects of metal nuclearity, support type, and ionic liquid structure on catalytic performance
İyonik sıvı kaplı destekli iridyum katalizörlerinin yapı performans ilişkisinin incelenmesi: Metal parçacık boyutunun, destek malzemesi çeşidinin ve iyonik sıvı yapısının katalitik performansa etkisi
MELİKE BABUCCİ
Doktora
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER UZUN
- Langmuir Blodgett assembly of peptide functionalized nanoparticles onto silicatebased surfaces and their characterization
Peptit ile fonksiyonlandırılmış nanoparçacıkların Langmuir Blodgett yöntemi ile silika tabanlı yüzey üzerine kaplanması ve karakterizasyonu
NUR MUSTAFAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Thermal energy storage with nanoparticle embedded phase change materials
Nanoparçacık gömülü faz değişim malzemesi ile termal enerji depolama
RAMAZAN AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFE TUBA OKUTUCU ÖZYURT
- Enhancing permeability and antifouling behavior of polyvinyl chloride ultrafiltration membrane embedded with cucr NLDH/graphene oxide
Cucr nano katmanlı çift hidroksit/grafen oksit katkılı polivinil klorür ultrafiltrasyon memranının akı ve tıkanma engelleyici özelliklerinin geliştirilmesi
SEYEDALI NAZIRI MEHRABANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİHTER ZEYTUNCU GÖKOĞLU
- Biofuels production using starch over heterogeneous catalysts
Heterojen katalizörler üstünde nişasta kullanarak biyoyakıt üretimi
MERVE UÇAROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL ŞEKER