Biyogazın oksidatif buhar reformlaması ile sentez gazı üretimi için etkin Ni-Ce temelli katalizörlerin geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MERVE DOĞAN ÖZCAN
Danışman: Ayşe Nilgün Akın
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, biyogazın oksidatif buhar reformlaması (OSR) ile sentez gazı üretimi için hidrotalsit-türevi MgAl ve MgAlSi destekli Ni-Ce katalizörleri ve monolit NiCe/MgAl katalizörleri geliştirilmiştir. Destekler birlikte çöktürme, hidrotermal ve sol-jel yöntemleri ile hazırlanırken, Ni (ağ.%10) ve Ce (ağ.%2,5) sıralı kuruluğa kadar emdirme yöntemiyle yüklenmiştir. Olgunlaşma sıcaklığının (60, 140 ve 200 ℃), hidrotermal tepkime sıcaklığının (100, 150, 170 ve 200 ℃) ve Si/Al mol oranının (0-5) OSR aktivitesi ve karbon birikimi üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Karakterizasyon çalışmaları XRD, fiziksel N2 adsorpsiyonu, ICP-OES, SEM, TEM, XPS, TGA ve Raman teknikleri kullanılarak yürütülmüştür. Aktiviteler atmosferik basınçta, CH4/CO2/O2/H2O = 1/0,67/0,1/0,3 besleme mol oranında, 45000 ml.gkat-1.sa-1 GHSV ile 600-800 ℃ tepkime sıcaklıklarında belirlenmiştir. 12 ve 50 ppm H2S varlığındaki testler 800 ℃'de yürütülmüştür. Ayrıca, OSR'nin termodinamik analizi ve çalışma koşullarının optimizasyonu Aspen Plus ve yanıt yüzey deneysel tasarım yöntemi ile yapılmıştır. Sonuçlar NiCe/MgAl katalizörlerinde, olgunlaşma ve hidrotermal tepkime sıcaklığının yüzey alanı, gözenek hacmi ve Ni kristal boyutunu etkilediğini göstermiştir. Destek hazırlama yönteminin katalizörlerin aktivitesi üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı ancak karbon birikimini etkilediği belirlenmiştir. Desteği birlikte çöktürme yöntemi ile 140 ℃ olgunlaşma sıcaklığında hazırlanan NCMA140-Co ile 800 ℃'de karbon birikimi olmadan yüksek CH4 (%94) ve CO2 (%82) dönüşümü, 1,6 H2/CO oranı ve iyi bir stabilite elde edilmiştir. NiCe/MgAlSi katalizörlerinde Si ilavesinin karbon birikimini azalttığı belirlenmiştir. NCMAS5 (Si/Al=5) ile, 800 ℃'de karbon birikimi olmadan %91,7 CH4 dönüşümü, %80,4 CO2 dönüşümü, 1,6 H2/CO oranı ve iyi bir stabilite gözlemlenmiştir. 12 ppm H2S varlığında, desteği sol-jel ile hazırlanan Si içermeyen katalizörde (NCMAS0) 180 dk boyunca aktivite kaybının olmadığı belirlenmiştir.