Mikrodalga Reaktör Teknolojisi Kullanılarak Çeşitli Karbon Destekli Nikel-Demir Katalizörleri İle Metan Ayrışması Üzerine Çalışmalar

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: CEREN ACAR

Danışman: Dilek Varışlı

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Bu tez çalışması kapsamında metanın katalitik ayrışma prosesi ile katı karbon ve hidrojen üretimi için mikrodalga reaktör sistemi kullanılarak yüksek aktivite ve stabiliteye sahip katalizörlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. SiC ve mezogözenekli karbon (MC) destek malzemesi olarak, aktif metal olarak ise nikel ve demir kullanılmıştır. Kütlece %10 ve %50 nikel yüklemesi, kütlece %6, %10 ve %15 demir yüklemesi katalizörlere emdirme metoduyla sentezlenmiştir. Hazırlanan katalizörler için fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlemek için XRD, SEM-EDX, BET analizleri yapılmıştır. Mikrodalga reaktör sisteminde 12,000 mL/ gkat.sa metan akışında (0,7/0,3 azot/metan karışım gazı), 500℃, 600℃ ve 700℃'de SiC destekli katalizörler, 500℃ sıcaklıkta MC1 destekli katalizörler, MC2 destekli katalizörler ise 500℃, 600℃ ve 700℃'de atmosfer basıncı altında aktivite çalışmaları gerçekleştirilmiştir. SiC destekli katalizörlerin, mikrodalga absorbe etme özelliğinin, belirlenen reaksiyon sıcaklıklarına ulaşılması için yeterli olmadığından katalizörler 1/0,5 oranında aktif karbon (AC) ile karıştırılarak mikrodalga reaktör sisteminde çalışmalar sürdürülmüştür. SiC destekli %10 ve %50 nikel yüklü katalizörlerin en kararlı olduğu sıcaklık 600℃ olmuştur. En yüksek metan dönüşümleri 600℃'de 10Ni-6Fe@SiC ve 50Ni-6Fe@SiC katalizörlerinde sağlanmıştır. MC1 katalizörlerde 500℃'de en yüksek metan dönüşümü %96 ile 10Ni-6Fe@MC1 katalizöründe görülmüştür. MC2 destekli katalizörlerde ise yine 600℃'de en iyi aktivite ve stabilite değerleri görülmüştür. Ayrıca düzenleyici etkisini görmek için en iyi katalitik performansı gösteren MC2 ve SiC destekli katalizörlere paladyum metali eklemesi yapıldı ve düzenleyici etkisine bakılmıştır. Isıtma kaynağı olarak mikrodalga enerjisinin kullanılması düşük enerjiyle istenilen sıcaklıklara ulaşılmasını sağlamıştır. Ayrıca reaksiyon sonrasında karakterizasyon çalışmaları yapılarak nano karbon yapılarına varlığı tespit edilmiştir.