WGS activity and kinetics of ZrO2 supported tri-metallic catalysts
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: GÜLŞAH GÜL
Danışman: AHMET ERHAN AKSOYLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Mevcut çalışma, PEM yakıt hücreleri için PEM dereceli hidrojen üreten demo ölçekli bir yakıt işlemcisinde kullanılacak yüksek performanslı, buhara dayanıklı, piroforsuz WGS katalizörleri tasarlamak ve geliştirmek için devam etmekte olan bir projenin parçasıdır. Bu çalışma (i) Pt bazlı trimetalik formülasyonların ZrO2 desteği üzerinde WGS performansının test edilmesini ve optimizasyonunu, (ii) yüksek performans gösteren numune için basit güç yasası tipi WGS kinetik ifadelerinin türetilmesini içermektedir. Performans testleri ideal ve gerçekçi besleme akışı altında gerçekleştirilmekte ve deneylerde, her bir besleme tipi için H2O/CO oranı ve sıcaklık deney parametreleri olarak kullanılmaktadır. Bu bağlamda incipient-to-wetness empregnasyon yöntemi yoluyla Pt yüklemesi kütlece %1 olarak sabit tutulan, Re ve V yüklemeleri ise %0.5 ve %1 olarak değiştirilen Pt-Re-V/ZrO2 katalizörleri hazırlanmıştır. Taze indirgenmiş katalizörlerin 300, 350 ve 400 °C sıcaklıklarında, CO dönüşümü ve net H2 üretim kabiliyeti açısından su-gaz değişimi reaksiyon aktivitesi ölçülmüştür. Sonuçlara göre, XPS ve Raman spektroskopisi VO2 ve polivanadat yüzey türlerinin katalizörde mevcut olduğunu, ancak V2O5 kristallerinin bulunmadığını ortaya koyarak, vanadyumun yüzey üzerinde iyi dağıldığını göstermiştir. Tüm katalizörler ideal besleme koşulları altında yüksek CO dönüşümü ve kararlılık sağlamaları açısından makul bulunmuştur. Gerçekçi besleme koşullarında en yüksek CO dönüşümü H2O/CO oranı 16.2 iken 1Pt-1Re-0.5V/ZrO2 katalizörü üzerinde 300 °C'de elde edilmiştir. Kinetik testler atmosferik basınç altında 300 °C'de 1Pt-1Re-0.5V/ZrO2 katalizörü üzerinde gerçekleştirilmiştir. Başlangıç reaksiyon hızları, reaktördeki kalış sürelerinin ve besleme akışındaki CO, H2O, H2, CO2 ve CH4 kısmi basınçlarının değiştirilmesiyle elde edilmiştir. Kinetik sabitlerinin MATLABTM ortamında doğrusal olmayan regresyon analizi uygulanarak bulunduğu bir güç yasası tipi hız ifadesi önerilmiştir. CO, H2O, H2 ve CO2'ye göre reaksiyon dereceleri sırasıyla 0.96, -0.62, -0.30 ve -0.77 olarak hesaplanmış ve görünür aktivasyon enerjisi 300-350 °C arasında 58.09 kj/mol olarak tahmin edilmiştir.