Hidrojence zengin yakıtlardan karbonmonoksidin seçici oksidasyonu için katalizör sentezi
Catalyst synthesis for the selective carbonmonoxide oxidation from hydrogen rich fuel
Yazar: FİLİZ BALIKÇI
Danışman: DOÇ.DR. ÇİĞDEM GÜLDÜR
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2001
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Gümüş = Silver ; Hidrojen = Hydrogen ; Karbonmonoksit = Carbon monoxide ; Metal oksit katalizörü = Metal oxide catalyst ; Oksitlenme = Oxidation

Özet:
Bu çalışmada hidrojence zengin yakıtlarda bulunan karbon monoksidin seçici katalitik oksidasyonu için gerekli en uygun ve en aktif gümüş-kobalt ve gümüş-mangan kompozit oksit katalizörleri geliştirildi ve oksidasyon reaksiyonu gerçekleştirildi. Katalizörler birlikte çöktürme yöntemiyle farklı çöktürme hızlarına göre farklı metal/metal oksit oranlarında hazırlandı. Kurutmadan sonra üretilen katalizörler değişik kalsinasyon sıcaklığına ve süresine göre ön işlemlere tabii tutuldu. Elde edilen katalizörlerin yüzey alanları BET metoduyla; yapılarındaki fazlar ve kristal boyutları XRD metoduyla; ısıl kararlılığı TGA metodu kullanılarak belirlendi. Kalsinasyon sıcaklığının yükselmesiyle katalizördeki metal oksitlerin metalik faza dönüştüğü ve bu nedenle de yüzey alanlarının düştüğü gözlendi. CO oksidasyonu için katalitik aktivite deneyleri %1 CO ve hava karışımında 20°C-200°C' ler arasında; seçici CO oksidasyonu için katalitik aktivite deneyleri %1 CO, %2 O2, %84 h2 ve kalan He olan besleme şartlarında 80°C-200°C ler arasında yürütüldü. Katalitik aktivite deneyleri sonucunda 200°C de 3 saat kalsine olmuş katalizörlerin en iyi katalitik aktiviteyi gösterdiği belirlendi. Yavaş ekleme yöntemiyle hazırlanan 50/50 Ag/Co katalizörü kullanılması durumunda COoksidasyonu için %50 dönüşüme 50°C nin altında; üstten ekleme yöntemiyle hazırlanan 50/50 Ag/Co katalizörü kullanıldığında ise aynı dönüşüm oranına 78°C nin altında ulaşıldı. Seçici CO oksidasyonunda her iki katalizörde 180°C de %90' nin üzerinde CO dönüşümü gözlendi. Üstten ekleme yöntemiyle hazırlanmış 50/50 Ag/Mn katalizörü CO oksidasyonunda %50 dönüşümü T<30°C sıcaklığında verirken; seçici CO oksidasyonunda 80°C- 200°C ler arasında en fazla %20 dönüşüm verdi. Beslemede CO2 bulunması; CO2 ile su buharının bulunması durumunda aktivitelerde görülür bir şekilde azalma meydana geldi. Seçici CO oksidasyonunda beslemede CO2 bulunması durumunda Ag/Co katalizörlerinde 170°C civarında en fazla %30 dönüşüm; Ag/Mn katalizöründe 80°C-200°C ler arasında en fazla %1 5 dönüşüm elde edildi. Bilim Kodu :603.02.01 Anahtar Kelimeler : Karbon monoksit oksidasyonu, Hidrojen, gümüş, metal oksitler

Abstract:
Silver-cobalt and silver-manganese oxides were prepared by co precipitation method at several metal/metal oxide molar ratio and by different rates of precipitation. The catalyst was calcined with air at various calcination temperature and calcination time. Catalysts were characterised by BET method for the surface area; by XRD to determine the particle size and by TGA to see the thermal stability. The CO oxidation studies and the selective CO oxidation studies were carried out in a micro reactor using reaction gas mixture of 1% CO in air for CO oxidation reaction and 1% CO, 2% 02, 84% H2 and remaining He for the selective CO oxidation reaction. Different concentration of CO2 were added to reactant gas in order to determine the effect of CO2. For the water vapor effect, reaction gases were passed through the humidifier. It was obtained that when the calcination temperature increased, metal oxide base was decomposed to metallic phase. When the calcination temperature increased, surface area of the catalysts were decreased. After CO oxidation reaction, it was obtained that the catalysts calcined in air at 200°C for 3 hours are the most active catalysts. The 50/50 Ag/Co catalyst prepared by slow precipitation calcined in air at 200°C for 3hours gives 50%IV conversion at T<50°C; the 50/50 Ag/Co catalyst prepared by opposite slow precipitation calcined in air at 200°C for 3hours gave 50% conversion at T<78°C and the 50/50 Ag/Mn catalyst prepared by opposite slow precipitation calcined in air at 200°C for 3hours gave 50% conversion at T<30°C. All of the catalyst gave 100% conversion above 130°C. The performance of the catalyst was lowered significantly by the addition of CO2 and CO2 with water vapor. Water vapor appeared to condense in the pores of the catalyst and this physically blocked the pores. CO2 and water vapor were adsorbed weakly on the catalyst surface and thus physically blocked access to CO on oxygen. The results of the activity of catalyst for CO oxidation in the slow and opposite slow precipitation gave the 90% conversion at 180°C and the 50/50 Ag/Mn catalyst prepared by the opposite slow precipitation gave only 20% conversion between 80°C-200°C when the feed composition is 1 % CO, 2% O2, 84% H2 and the remaining He. The conversion of CO was significantly decreased when the CO2 was added to the feed. The 50/50 Ag/Co catalyst prepared by the opposite slow precipitation gave 30% conversion at 170°C and the 50/50 Ag/Mn catalyst prepared by the opposite slow precipitation gave only 15% conversion between 80°C-200°C when the feed composition was 1% CO, 1% 02, 23% C02, 65% H2 and the rest He. Science code :603.02.01 Keywords : Carbon monoxide oxidation, Hydrogen, silver, metal oxide catalysts