Sodyum borhidrürün karbondioksitin katalitik kimyasal dönüşümünde kullanımının incelenmesi, modellenmesi ve optimizasyonu
Investigation, modeling and optimization of the use of sodium borohydride in the catalytic chemical conversion of carbon dioxide
- Tez No: 961032
- Danışmanlar: PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Son yıllarda, karbondioksitin (CO2) emisyonlarını azaltmak ve iklim değişikliğiyle mücadele etmek amacıyla değerli yakıtlar ve kimyasallara dönüştürülmesine yönelik çalışmalar küresel ölçekte büyük ilgi görmektedir. Özellikle CO2'nin formik asit (HCOOH) ve metanol (CH3OH) gibi değerli kimyasallara dönüşümünde bor hidrürlerin kullanılması alternatif yöntemler arasında ön plana çıkmıştır. Bu tez çalışması kapsamında CO2'nin katalitik kimyasal dönüşümünde sodyum borhidrür (NaBH4) kullanılması incelenmiş, modelleme ve optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla zirkonyum dioksit (ZrO2) destekli nikel oksit-bakır oksit (NiO-CuO) içeren metal oksit katalizörü sentezlenmiş ve proses üzerindeki etkileri ürün seçiciliği ve dönüşüm verimi parametreleri ile değerlendirilmiştir. Kontrollü hidrür transfer mekanizması, uygun yüzey morfolojisi, yüksek yüzey alanı ve homojen metal dağılımına sahip ZrO2 destekli NiO-CuO katalizörü yüksek CO2 dönüşüm verimi sağlamıştır. Farklı CO2 gaz bileşimleri ile yapılan dönüşüm deneylerinde, %20 ve üzeri CO2 konsantrasyonlarında maksimum dönüşüm verimi elde edilmiş, sıvı ürün olarak HCOOH ve düşük miktarda CH3OH, katı ürün olarak ise sodyum karbonat (Na2CO3) ve sodyum format (HCOONa) fazlarının oluştuğu tespit edilmiştir. Sıcaklık, basınç ve %ağ. katalizör/NaBH4 oranı gibi değişkenlere bağlı olarak CCD ile modellenmiş ve optimizasyon çalışmaları sonucunda optimum koşullar 51 °C sıcaklık, 1,2 bar basınç ve %10,8 ağ. katalizör/NaBH4 oranında %99,40 CO2 dönüşüm verimi elde edilirken bu koşullarda sıvı ürünlerin %99,99 oranında HCOOH içerdiği ve katı ürünlerin Na2CO3 ve HCOONa içeriği ile birlikte sodyum borat hidroksit hidrat (Na2B4O5(OH)4(H2O)2.67) içerdiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, global interest has grown significantly in the conversion of carbon dioxide (CO2) into valuable fuels and chemicals, as part of efforts to reduce CO2 emissions and combat climate change. Among alternative methods, the use of borohydrides in the transformation of CO2 into value-added chemicals such as formic acid (HCOOH) and methanol (CH3OH) has gained prominence. Within the scope of this thesis, the catalytic chemical conversion of CO2 using sodium borohydride (NaBH4) was investigated, and modeling and optimization studies were conducted. For this purpose, a metal oxide catalyst containing nickel oxide–copper oxide (NiO–CuO) supported on zirconium dioxide (ZrO2) was synthesized, and its effects on the process were evaluated in terms of selectivity and conversion efficiency. The ZrO2-supported NiO–CuO catalyst, which possesses a controlled hydride transfer mechanism, suitable surface morphology, high surface area, and homogeneous metal distribution, demonstrated high CO2 conversion efficiency. In conversion experiments conducted with different CO2 gas compositions, maximum conversion efficiency was achieved at CO2 concentrations of 20% and above. Formic acid (HCOOH) and a small amount of methanol (CH3OH) were identified as liquid products, while sodium carbonate (Na2CO3) and sodium formate (HCOONa) phases were detected as solid products. CO2 conversion efficiency was modeled using CCD based on variables such as temperature, pressure, and wt.% catalyst/NaBH4 ratio. As a result of optimization studies, the optimum conditions were determined to be 51 °C temperature, 1.2 bar pressure, and 10.8 wt% catalyst/NaBH4 ratio, under which a CO2 conversion efficiency of 99.40% was achieved. Under these conditions, the liquid product consisted of 99.99% HCOOH, while the solid products contained Na2CO3, HCOONa, and sodium borate hydroxide hydrate (Na2B4O5(OH)5(H2O)2.67).
Benzer Tezler
- Karbon dioksit giderimi için yeni süreç geliştirilmesi
Development of a novel process for carbondioxide fixation
MURAT EFGAN KİBAR
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
- Karbondioksitin kimyasal dönüşümünde oluşan borat ve format komplekslerin yapısal özelliklerinin tanımlanması ve değerlendirme seçeneklerinin incelenmesi
Identification of the structural properties of borate and formate complexes formed in chemical conversion of carbon dioxide and investigation of the utilization options
ÖZGE COŞKUNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
PROF. DR. ÜMİT BİLGE DEMİRCİ
- Kabarcıklı kolonda sodyum metaborat çözeltisine karbon dioksitin absorpsiyonu
Carbon dioxide absorption into sodium metaborate solution using a bubble column reactor
DUYGU UYSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZKAN MURAT DOĞAN
- Sodyum borhidrürden hidrojen üretimi için farklı destek malzemeleri kullanarak etkin katalizörlerin geliştirilmesi
Development of effective catalysts by using different support materials for hydrogen generation from sodium borhydride
NESLİHAN ERAT TOPRAK
Doktora
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULKADİR ÖZER
DR. GAMZE BOZKURT
- Yeni nesil katalizörlerin hazırlanması ve metanoliz ile hidrojen üretiminin araştırılması
Preparation of new generation catalysts and research of hydrogen production by methanolysis
CEREN SAKA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLAL DEMİR KIVRAK
DOÇ. DR. ŞEFİKA KAYA