Design, construction and testing of a lab scale fuel processor prototype for dynamic performance studies

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2010

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: MELEK SELCEN BAŞAR

Danışman: AHMET ERHAN AKSOYLU

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu çalışmanın amacı; durağan ve dinamik çalışma koşullarındaki katalizör performans çalışmaları için bir yakıt işlemcisi prototipinin dizaynı, yapımı ve test edilmesidir. Propan yakıt işlemcisi içindeki üç fırınla birlikte bir adet ana fırından oluşmaktadır. Bu ünitelerde, ototermal reformlama (OR), su-gaz değişim (SGD) ve seçimli oksidasyon (SO) reaksiyonları yapılabilmektedir. Bu sistem OR, SG ve SO ya da yüksek sıcaklık SGD, düşük sıcaklık SGD ve seçimli oksidasyon şeklinde üç seri reaksiyona kadar performans ölçme amaçlı kullanılabilmektedir. Ayrıca, sistemin dizaynı ana fırın yardımıyla suyun bütün sistem içinde buhar halde tutulmasına olanak sağlamasının yanında, yeni akışların eklenebilme ihtimali reaksiyonların paralel çalışmasına ve/veya katalizör indirgenme basamaklarının aynı anda yapılabilirliğine de olanak sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında ototermal reformlama ve su-gaz değişim reaksiyonları sırasıyla 0.2%Pt-10%Ni/?-Al2O3 ve 2%Au-1%Re/ZrO2 katalizörleri ile gerçekleştirilmiştir. Oksijen/propan/su akış hızları ve reaksiyon sıcaklıkları durağan ve dinamik test çalışmalarında kullanılan deneysel parametrelerdir. Her biri iki adet rampa şeklinde değişiklik içeren altı set deney yapılmıştır. Propan ve oksijen çevirimleri tüm deneylerde 100%'e yaklaşmıştır. Su akış hızının değiştirildiği deneyde, ototermal reformlama reaksiyonu deney sıcaklığı 673 K, su-gaz değişim reaksiyonu sıcaklığı 573 K, buhar karbon oranı 3, karbon oksijen oranı 2.7 ve dakikada 100 mililitrelik bir toplam akış için en yüksek seleksiyon (H2/CO) değeri 37 olarak elde edilmiştir. Bu test aynı zamanda su-gaz değişim reaktör çıkışındaki en düşük karbon monoksit yüzdesini 0.57 olarak vermiştir. Kütle spektrometresi ile yapılan çevrimiçi ve gerçek zamanlı analiz dinamik testlere olanak sağlamıştır. Eylemsizlik testlerinde durağan profillere 36 dakikada ulaşılmıştır. Dinamik testlerde verilen değişikliklere göre S şeklinde durağan profiller elde edilmiştir. Oksijen ve propan testlerinde yapılan rampa şeklinde değişikliklere karşılık sistem 1 saat 20 dakikada durağan profile ulaşarak su testlerine göre daha iyi sonuçlar göstermiştir.