Metal nano partiküllerin kullanımı ile seçici katalitik indirgeme sistemi tasarlanması ve test edilmesi
Design of selective catalytic reduction system with the use of metal nanoparticles and testing
Yazar: ZEYCAN KESKİN
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ATAKAN AKAR
Tarsus Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Dizel motorlar = Diesel engines ; Emisyon = Emission ; Katalitik etki = Catalytic effect ; Katalitik reaksiyon = Catalytic reaction ; Katalitik özellikler = Catalytic properties ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Sistem indirgenmesi = System reduction ; Tasarım = Design

Özet:
Bu çalışmada, katalitik özelliğe sahip olan farklı metal nanopartiküllerinin kullanımıyla katalizörlerin üretilmesi ve üretilen katalizörlerin tasarlanan seçici katalitik indirgeme sisteminde (SCR) test edilmesi amaçlanmıştır. Emdirme yöntemi kullanılarak Ag-Nb-Pt/Kordiyerit (ANP), Ti-V-Cu/Kordiyerit (TVC) ve Ti-V-Mo/Kordiyerit (TVM) katalizörleri üretilmiş ve bu katalizörlerin karakterizasyonu SEM, BET ve XRD analizleri yapılarak belirlenmiştir. İstenen özelliğe sahip olan katalizörler gerçek dizel motor egzoz emisyonu kullanılarak SCR test sisteminde performans testlerine tabi tutulmuştur. Testler 30000 h-1 alan hızında, farklı motor yükleri altında (1 kW, 2 kW, 3 kW ve 4 kW) ve farklı sıcaklıklarda (200 oC ile 300 oC arasında) gerçekleştirilmiştir. İndirgeyici olarak oksijenli hidrokarbon olan alkoller (etanol, propanol, n-bütanol, n-pentanol ve bunların eşit oranda karışımı) kullanılmıştır. ANP katalizörünün performans testi yapıldıktan sonra diğer katalizörlerle kombin yapılarak ANP-TVC, ANP-TVM ve ANP-TVC-TVM katalizörleri oluşturulmuş ve bu katalizörlerin performans testleri gerçekleştirilmiştir. Egzoz gaz sıcaklığının artışıyla bütün katalizörlerin NOx dönüşüm verimlerinin arttığı belirlenmiştir. Katalizörlerin ve indirgeyicilerin kullanımı ile %42-%90,6 arasında değişen NOx dönüşüm oranları tespit edilmiştir. En yüksek NOx dönüşüm verimi 1 kW motor yükü altında, 300 oC sıcaklıkta, n-bütanol kullanımıyla elde edilmiştir ve en iyi aktiviteyi ANP-TVC-TVM katalizörü göstermiştir.

Abstract:
In this study, production of catalysts using different catalytic metal nanoparticles and testing of the catalysts on selective catalytic reduction system (SCR) were aimed. Ag-Nb-Pt/Cordierite (ANP), Ti-V-Cu/Cordierite (TVC) and Ti-V-Mo/Cordierite (TVM) catalysts were produced by using impregnation method and the characterization of these catalysts was determined by SEM, BET and XRD analyzes. Performance tests of catalysts having the desired properties were carried out with the designed SCR system. Tests were performed at 30000 h-1 space velocity, in different temperatures (200 oC to 300 oC) and at different engine loads (1 kW,  2 kW, 3 kW and 4 kW). Alcohols as oxygenated hydrocarbon reductant (ethanol, propanol, n-butanol, n-pentanol and their equal mixture) were used. After performing the performance test of ANP catalyst, ANP-TVC, ANP-TVM and ANP-TVC-TVM catalysts were formed with side-by-side with other catalysts and performance tests of these catalysts were performed. NOx conversion efficiencies of all catalysts were determined depend on exhaust gas temperature. With the use of the catalysts and the reductants, NOx conversion rates changed between 42% and 90,6%.The highest NOx conversion efficiency was obtained by using n-butanol at 300 oC on 1 kW engine load, and the best activity was determined by the ANP-TVC-TVM catalyst.