Biyogazın oksidatif buhar reformlaması için Ni-CeO2/MgAl hidrotalsit benzeri katalizör geliştirilmesi
Development of Ni-CeO2/MgAl hydrotalcite-like catalyst for oxidative steam reforming of biogas
Yazar: MERVE DOĞAN
Danışman: PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, biyogazın oksidatif buhar reformlama tepkimeleriyle ile hidrojen elde
etmek için, yeni, kok oluşumuna dirençli ve aktif bir katalizör geliştirilmesi
amaçlanmıştır. Bu amaçla literatürde biyogazın oksidatif buhar reformlamasında
kullanılmayan, farklı Ce miktarlarında (ağ.%2,5/5/7,5/10,0) ve Mg:Al mol oranlarında
(1:1, 2:1, 3:1) Ni-CeO2/MgAl hidrotalsit benzeri katalizörler hazırlanmıştır.
Hidrotalsit benzeri destek malzemeleri birlikte çöktürme yöntemi ile hazırlanırken
katalizörler ıslak emdirme yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Katalizörlerin yapısal
ve fiziksel özellikleri X-ışını kırınımı (XRD), Brunauer Emmett Teller (BET)
analizleri ile belirlenmiştir. Bu çalışmada, biyogazdan hidrojen elde etmek amacıyla,
biyogazın oksidatif buhar reformlama sisteminin tasarımı ve kurulumu
gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan tüm katalizörlerin katalitik aktivite testleri bu sistemde
yapılmıştır. Biyogazın oksidatif buhar reformlama tepkimeleri sabit yataklı kuvars
reaktörde 800 oC'de ve atmosferik koşullar altında gerçekleştirilmiştir. Katalizörler
gaz besleme mol oranları CH4/CO2/O2/H2O = 1,0/0,67/0,1/0,3 ve boşluk hızı 45000
ml/gkat.sa olacak şekilde biyogazın oksidatif buhar reformlama tepkimelerinde
denenmiştir. En iyi katalitik aktivite Ni10Ce2,5/MgAl(2:1) hidrotalsit benzeri katalizör
ile CH4 dönüşümü %96, CO2 dönüşümü %82, H2 verimi %92 ve H2/CO mol oranı
1,57 olacak şekilde elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Biyogazın Oksidatif Buhar Reformlaması, Hidrotalsit Benzeri
Katalizör, Ni-CeO2/MgAl.

Abstract:
The aim of this study is to develop new, resistant to coke formation and active catalyst
for oxidative steam reforming of biogas to produce hydrogen. For this purpose
hydrotalcite-like materials Mg:Al molar ratio (1:1, 2:1, 3:1) supported catalysts with
different Ce content (wt% 2.5/5/7.5/10.0) were prepared in this study for the first time
in literature. Hydrotalcite-like support metarials and catalysts were prepared by using
co-precipitation and wet impregnation method respectively. X-ray diffraction (XRD)
and Brunauer Emmett Teller (BET) technologies were conducted to characterize the
structural and textural properties of the catalysts. In this study, biogas oxidative steam
reforming reaction system design and setup were carried out in order to obtain
hydrogen from biogas. Catalytic activity tests of the catalysts were performed in this
reaction system. Biogas oxidative steam reforming reactions were performed in a
fixed-bed quartz reactor at 800 oC under atmospheric pressure. The catalysts were
studied under the reaction conditions of the feed gas molar ratios of
CH4/CO2/O2/H2O = 1.0/0.67/0.1/0.3 and space velocity of 45000 ml/gcat.h. The
highest catalytic activity was obtained with Ni10Ce2.5/MgAl(2:1) hydrotalcite-like
catalyst with CH4 conversion of 96%, CO2 conversion of 82%, H2 yield of 92% and
H2/CO molar ratio of 1.57.

Keywords: Oxidative Steam Reforming of Biogas, Hydrotalcite-like Catalyst, Ni-
CeO2/MgAl.