Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı 2

Metanın Oksi-CO2 Reformlaması İçin Etkin Katalizörlerin Geliştirilmesi
Çevre kirliliğine yol açmayan çeşitli alanlarda kullanılabilecek esnek bir yakıt olan hidrojen, 21. yüzyılın en temiz enerji kaynağı olarak düşünülmektedir. Bu amaçla hidrojenin ucuz üretimi, kolay depolanabilirliği ve taşınması konuları gerek üniversiteler gerekse ilgili sanayi kuruluşlarında önemli araştırma konularıdır.
Günümüzde hidrojen üretimi için kullanılan başlıca yöntem su buharı-hidrokarbon reformingidir. Ancak bu prosesin yüksek enerji gereksinimi, karışık ve hacimli ekipman dizaynı gibi bir çok dezavantajları vardır. Bu nedenle son yıllarda alternatif prosesler geliştirmek için birçok araştırma yapılmış ve metanın oksi-CO₂ reformlaması prosesi iyi bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Bu proses ekzotermik ve endotermik reaksiyonların birleştirilmesinden oluştuğu için dışarıdan ısı gereksinimi çok daha azdır. Bu sayede enerji maliyetleri azaltılarak hidrojen üretimi daha ucuz hale getirilebilecektir.
Oksi-CO₂ reformlama prosesi için en önemli hidrokarbon kaynağı olarak metan öngörülmüştür. Çünkü metan doğalgazın ana komponentidir ve doğalgaz yeryüzünde çok miktarda bulunmaktadır. Ayrıca metan, H/C (H/C=4) oranı en yüksek hidrokarbon olma özelliğini taşımaktadır.
Metanın reformlama reaksiyonunda araştırmacılar tarafından bir çok katalizör test edilmiş ve bu reaksiyon için soy metal bazlı katalizörler (Rh, Pt, Ru, Ir) ile nikel (Ni) bazlı katalizörlerin oldukça aktif ve selektif oldukları tespit edilmiştir. Soy metaller oldukça kararlı ve aktif olmalarına rağmen yüksek maliyetleri ve doğada az miktarda bulunmaları sebebiyle en iyi alternatifin Ni esaslı katalizörler olacağı düşünülmüştür.
Ancak bu katalizörlerin de sinterleşme, kok oluşumu, faz değişimi gibi deaktivasyona neden olan sorunları bulunmaktadır.
Bu sorunların iyileştirilmesi amacıyla emdirme yöntemi kullanılarak farklı destekler üzerine ağırlıkça %10 Ni yüklenerek katalizörler sentezlenmiş, karakterizasyonları yapılmış ve metanın oksi-CO₂ reformlama reaksiyonu için performansları incelenmiştir. Elde edilen katalizörler, 15000 l/kg sa. (CH₄/O₂/CO₂/N₂=3/1/1/4) besleme hızında, 1 atm basınç altında ve 800°C’de en yüksek CH₄ ve CO₂ dönüşümü göstermişlerdir. Hazırlanan katalizörler içerisinde en yüksek dönüşümü ve seçimliliği Ni/Al₂O₃ katalizörü vermiştir. Ayrıca akış hızının artması ile en az aktivite kaybı Ni/Al₂O₃ katalizörde gözlenmiştir.