Yerleşik Sistem Yakıt Pillerinde Hidrojen İhtiyacının Karşılanması İçin Süreç, Yakıt ve Katalizör Sistemi Tasarımı

TÜBİTAK MAG Proje01.04.2018Giderek artan nüfusa paralel olarak enerji gereksinimimiz de her geçen gün artısgöstermektedir. Enerji ihtiyacımızı karsılarken kullanılacak enerji kaynaklarının çevreyikirletmemesi önemli bir konudur. Fosil yakıtların giderek azaldıgı gerçegi de göz önündebulunduruldugunda hidrojenin enerji alternatifleri arasında uygun bir seçenek oldugugörülmektedir.Dogada saf olarak bulunmayan hidrojenin çesitli yöntemlerle elde edilmesi gerekir; bu çalısmakapsamında alkol reformlama reaksiyonu ile etanol veya metanolden hidrojen eldesiamaçlanmıstır; böylelikle 1 mol alkol basına alkolün türüne göre en az 3, en fazla 6 molhidrojen üretilebilir. Alkol reformlama reaksiyonunda katalizör destegi olarak kullanılan maddekatalizörün deney sırasındaki performansını etkileyen önemli bir parametredir. Sol-jel teknigitakip edilerek mezo gözenekli silika aerojel katalizör destegi sentezlenmis ve sonrasındayapısına kullanıldıgı alkolün türüne göre bazı metal (Cu, Ni, Zn) yüklemeleri ıslak emdirmeyöntemiyle yapılmıstır.Uzun süre kararlılıgını koruyacak bir katalizör ile yan ürün içerigi düsük hidrojen gazıüretebilmek için reaksiyona girmeden önce metal yüklü katalizörler ısıl islem görmekte,sonrasında indirgenmekte ve reformlama reaksiyonunda kullanılmaktadır. Artan kalsinasyonsıcaklıgı ile hava/Ar veya N2 ile ısıl islem gören katalizörlerde metanolün dönüsümünün arttıgıgörülmüstür; en yüksek dönüsüm 700°C?de ısıl islem gören 10Cu-SA Hava/Ar 700katalizörüne aittir (%86,1). Yapılan deneyler sonucunda optimum kalsinasyon sıcaklıgının700°C, kalsinasyon gazının hava/Ar oldugu bulunmustur.En yüksek aktiviteyi 4,5 ortalama hidrojen verimi, tam etanol dönüsümü ve %12 kok olusumuile 600°C?de etanol reformlama reaksiyonunda, 10Ni-SA He 600 katalizörü verirken enyüksek aktiviteyi sentezlenen katalizörlerden 15Cu-SA Hava/Ar 700, 280°C?de termodinamiksınırlara yakın 2,75 ortalama hidrojen verimi, %92,1 ortalama metanol dönüsümü ve %3,6 kokolusumu ile methanol reformlama reaksiyonunda vermistir. Etanol buharlı reformlamareaksiyonunda silika aerojelin destek malzemesi olarak kullanılması kok olusumunu önemlimiktarda azaltmıstır.Alkol reformlama reaksiyonunda yan ürün olarak olusan CO2?nin tutulması için metanolreformlama reaksiyonunda Huntit ve Hidrotalsit gibi adsorban malzemeler kullanılmıs ve en iyisonuç 55 dk boyunca CO2?yi tutma kapasitesiyle 200°C?de agırlıkça 1/15 Hidrotalsit içeren15Cu-SA Hava/Ar 700?den elde edilmistir. Etanol reformlama reaksiyonunda ise en iyi sonuç100 dk boyunca CO2?yi tutma kapasitesiyle 600°C?de agırlıkça 1/10 kalsiyum karbonatiçeren 10Ni-SA He 600?den elde edilmistir.Our energy demand shows an increasing trend day by day parallel to the increasein population. An important issue while we are meeting our energy need is that the souce ofenergy should not pollute the environment. It is seen that hydrogen becomes a suitablechoice as energy source when the fact that depletion of fossil fuels is considered.Hydrogen, which is not found in pure form in nature, is to be produced by severalmethods. In this project, hydrogen is aimed to be produced from ethanol or methanol byalcohol reforming reactions. By doing so, maximum 3 or 6 moles of hydrogen can beproduced per mole of alcohol, depending on the type of alcohol. Type of the catalyst supportis an important parameter that affects the performance of the catalyst during alcoholreforming reactions. A mesoporous catalyst support, silica aerogel, is synthesized byfollowing sol-gel techique and after that convenient type of metal (Ni,Cu,Zn, etc.) is loadedinto this support via wet impregnation method.Metal loaded catalysts are first calcined, then reduced and finally placed in reactionenvironment in order to obtain a long term stable catalyst which will provide obtaininghydrogen gas with very low side product content. It is seen that methanol converisonincreases with the increasing calcination temperature, this is valid for the catalysts calcinedwith air/Ar or N2, and the highest methanol converison (86,1%) is reached with the 10Cu-SAAir/Ar 700 catalyst calcined at 700°C. According to the experiments, the optimum calcinationtemperature is found to be 700°C and the optimum gas is air/Ar.The highest activity in ethanol steam reforming at 600°C is obtained from 2.5Ni-SAHe 600 with 5.16 average hydrogen yield, complete ethanol converison and 3.2% cokefomation whereas the best result in methanol steam reforming at 280°C is obtained from15Cu-SA Air/Ar 700 catalyst which provided 2.75 average hydrogen yield, 92.1% methanolconversion and 3.6% coke formation. Using silica aerogel as catalyst support reduced cokeformation significantly in ethanol steam reforming.Adsorbents such as huntite and hydrotalcite are used to capture the side productCO2, in methanol steam reforming reactions and the best result is obtained with hydrotalcitewhich captures CO2 for 55 minutes when mixed with 15Cu-SA Air/Ar 700 at 200°C in 1/15weight base. The best result in ethanol steam reforming is obtained with CaO whichcaptures CO2 for 100 minutes when mixed with 10Ni-SA He 600 at 600°C in 1/10 weightbase

Fifty Years of Moment Technique for Dynamic Analysis of Chemical Reactor Parameters

Moment technique has been extensively used for the evaluation of the rate and equilibrium parameters in chemical reactors and also in adsorption vessels, for about five decades. Adsorption and reaction rate parameters, as well as axial dispersion constants, effective diffusivities within porous catalysts and heat and mass transfer coefficients were shown to be effectively evaluated by analyzing the moments of the response peaks, which could be obtained from pulse-response experiments performed in a reaction/adsorption vessel. A detailed review of chromatographic processes, involving moment analysis of adsorption equilibrium and rate constants in fixed beds, dynamic analysis of batch adsorbers, moment analysis of fluidized bed, slurry and trickle bed reactors are reported in this manuscript. Applications of the single-pellet moment technique, which was developed for the effective investigation of intrapellet rate and equilibrium processes, by eliminating the contributions of axial dispersion and external transport parameters, are comprehensively discussed. Recent studies for the analysis of reaction rate parameters using the TAP reactor approach, use of single pellet system for the investigation of catalytic and non-catalytic solid-gas reactions and extension of the moment technique to non-linear systems opened new pathways in reaction engineering research

Diffusion and reaction in catalyst pellets with bidisperse pore size distribution

Catalysts with bidisperse pore structures are extensively used in chemical industries. In such catalysts, diffusion and reaction in the microporous particles are preceded by diffusion in the macropores. The relative significance of macro-and micropore diffusion resistances on the observed reaction rates with Linear and nonlinear rate forms, heat effects, catalyst deactivation and selectivity problems in bidisperse catalysts are investigated in number of published works. In this article, a review of the models proposed in the literature is presented together with a critical analysis of assumptions involved. Criteria are presented to test the relative significance of transport limitations. Also, a review of experimental techniques and experimental values of micro-and macropore effective diffusivities of gases in solids with bidisperse pore structures, such as zeolite pellets and supported porous catalysts, is given

Karbondioksit Ve Metanolden Doğrudan Dimetil Karbonat Sentezi

Dimetil karbonat motorlu taşıt yakıtı olarak kullanılabilecek bir üründür. Metanolün doğrudan karbon dioksit ile yüksek basınçlı bir reaktörde üretimi karbon deöngüsüne de yardımcı olabilecek bir süreç olarak düşünülmektedir. Bu çalışmada dimetil karbonatın yüksek basınçta üretilebileceği sıcaklık kontrollü bir reaktörün geliştirilmesi ve dimetil karbonat üretimi için katalizörlerin sentezi çalışmalarının yapılması planlanmıştır

Sentez Gazı Üretimi İçin Etanolün Karışık Oksit Katalizörlerle Buharlı Reformlama Reaksiyonu

Bu proje kapsamını; Ni ve Co metallerinin yüksek yüzey alanına sahip karma seryum-zirkonyum dioksit destek maddesi üzerine emdirilerek yüksek aktiviteye ve istikrara sahip katalizörler elde edilmesi, bu katalizörlerin karakterizasyonu ve etanolün buharlı reformlanma reaksiyonunda test edilmesi oluşturmaktadır

Adsorpsiyon Destekli Etanol Reformlama Reaksiyonu İle Hidrojen Üretimi

Bu projede etanolden su buharı reformlama reaksiyonu ile hidrojen üretimi verimini artırmak amacıyla yeni katalizörler geliştirilmesi ve bu katalizörlerin sürekli bir reaksiyon sisteminde test edilmesi planlanmıştır. Bu reaksiyonlar tersinir olduğu ve denge sınırlamaları da önemli olduğu için hidrojen verimini artırabilmek için adsorpsiyon deestekli reaksiyon çalışmalarının yapılması planlanmıştır. Reaksiyon sırasında oluşan CO2 nin sistemden reaksiyon sırasında adsorpsiyon/reaksiyon ile ayrılması hidrojen verimini artırabilecektir. Bu amaçla optimum reaktör işletme şartları araştırılacaktır

Etanol reformlama ile yüksek hidrojen verimi için adsorpsiyon - reaksiyon kombinasyonu v uygun mezogözenekli katalizörlerin geliştirilmesi

TÜBİTAK MAG Proje111M33801.10.201

Mezogözenekli, Alumina Esaslı Ve Nanoyapılı Katalizörler İle Dimetil Eter Sentezi.

Bu proje kapsamonda alternatif dizel yakıtı olarak bilinen dimetil eter sentezi için mezogözenekli alumina esaslı yeni katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve aktivite testleri planlanmıştır. Dimetil eter sentez gazından üretilebilecek önemli bir petrol dışı bir yakıt alternatifidir. Katalizör daha önce laboratuvarımızda geliştirilmiş olan mezogözenrkli malzeme sentez yöntemi kullanılarak sentezlenecektir. Katalizör test sistemi laboratuvarımızda mevcuttur. Katalizörlerin aktivite ve seçimlilikleri test edilecek reaksiyon şartlarının etkileri etüd edilecektir

Metanol Dehidrasyonu İle Dimetil Eter (dme) Sentezi

Metanol dehidrasyonu ile dimetileter sentezi yakıt teknolojileri açısından önem taşımaktadır. Asit karakterli katalizörler üzerinde metanol dehidrasyon çalışmaları yürütülecektir

Kömür Bazlı Sentez Gazlardan Alternatif Dizel Yakıt Üretimi

DMEgeleceğin dizel yakıtı olarak değerlendirilmektedir. Bu çalışmada sentez gazından DME üretimi için katalizör geliştirilmesi ve bu katalizörlerin aktivite testlerinin yapılması planlanmaktadır. Katalizör olarak mezogözenekli ve Cu temelli katalizörler sentezlenecektir. DME sentez çalışmaları için yeni bir reaksiyon düzeneği kurulacaktır