Theses supervised by Prof. Dr. Ali Keskin
11 theses · Çukurova University
Use of ethyl alcohol as a reductant agent in a SCR system at low temperatures
In this study, Ag / Cu based catalyst was synthesized with the impregnation method for hydrocarbon-selective catalytic reduction (HC-SCR) system. In this system, a mixture of ethyl alcohol and distilled water was used as a reducing agent and the effect of the synthesized catalyst on NOx conversion efficiency was investigated.The analysis done by SEM, XRD, and BET revealed the structural and chemical peoperties of the catalysts. In the SCR exhaust test performance system, experiments in a temperature ranging from 170°C to 260°C, and 2 different space velocities SV(20000h-1, and 40000h-1) were conducted using the prepared catalyst. The tests were conducted using a 2 cylinders, V-type diesel motor with constant speed(3000r/m), and in 4 different engine loads(1,2,3, and 4KW). These tests determined the effects of SCR catalyst over NOx emissions rate. In colclusion, NOx converison rates changed approximately between 55% and 65%. The highest NOx conversion rate recorded in the tests was approximately 68% at 4KW engine load, 100% ehtyl alcohol spraying, and SV=20000h-1.
Investigation of propanol-adblue blends as a reductant agent in a SCR system
In this study, Ag-Pd-Ti based catalyst was synthesized with the impregnation method for hydrocarbon-selective catalytic reduction (HC-SCR) system. In this system, a mixture of propanol and adblue was used as reducing agents and the effect of the synthesized catalyst on NOx conversion efficiency was investigated. The analysis done by SEM, XRD, and BET revealed the structural and chemical properties of the catalysts. In the SCR exhaust test performance system, experiments in a temperature ranging from 170°C to 300°C, and 1 space velocity SV (30000h-1) were conducted using the prepared catalyst. The tests were conducted using 2 cylinders, V-type diesel motor with constant speed(3000r/m), and in 4 different engine loads (1, 2, 3 and 4 KW). In conclusion, NOx conversion rates changed approximately between 42% and 68%. The highest NOx conversion rate recorded in the tests was 68,1% at 4KW engine load, 100% propanol spraying and SV=30000h-1.
HC-SCR sisteminde Ag/kordiyerit katalistlerine Cu ilavesinin Ca zehirlenmesine etkisi
Bu çalışma esnasında, Hidrokarbon Seçici Katalitik İndirgeme Sistemi (HC-SCR) sistemi için Ag/ TiO2, Ag-Ca/TiO2, Ag-Ca-Cu (%0,5) /TiO2, Ag-Ca-Cu (%1) /TiO2, Ag-Ca-Cu (%1,5)/ TiO2 bazlı katalistleri emdirme yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Bu sistemde indirgeyici madde olarak etil alkol kullanılmıştır. Üretilen katalizörün kullanıldığı sistemin NOX dönüştürme verimliliği analiz edilmiştir. Kullanılan katalizörün kimyasal ve yapısal özellikleri SEM, BET ve XRD analizleri ile incelenmiştir. SCR test sisteminde deneyler,180°C ile 270 0C arasında değişik sıcaklıklarda, sabit gaz saatlik alan hızında (30000 h-1) gerçekleştirilmiştir. Testler 3 farklı yük (1 kW, 3 kW ve 5 kW) altında sabit motor hızına (3000 devir/dk) sahip, 2 silindirli V tipi dizel motor kullanılarak yapılmıştır. Bu testler üretilen katalistin SCR sisteminin NOX dönüştürme oranı üzerindeki etkilerini tanımlamıştır. Sonuç olarak, maksimum NOX dönüşüm oranları 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 gaz saatlik alan hızında ölçülmüştür. NOX dönüşüm oranı en yüksek nokta olan %93,84 noktasına ulaşmıştır.
Seçici katalitik indirgeme sistemleri için hibrit katalist sentezlenmesi ve performans özelliklerinin incelenmesi
In this study, it was aimed to produce catalysts with different metal nanoparticle materials to be used in the ethanol-selective catalytic reduction (SCR) systems and then to determine the nitrogen oxide (NOx) emission conversion performances of these catalysts. Firstly, two separate series of silver (Ag) based catalysts containing cerium (Ce) and copper (Cu) were produced, and then their structural properties were detected by SEM, XRD, and BET analyses. Finally, tests for NOx conversion efficiencies were performed on the SCR performance test system. Test conditions were determined as a temperature range of 200 ℃ to 300 ℃, the constant space velocity of 40000 h-1, and 4 different engine loads (1 kW, 2 kW, 3 kW, and 4 kW). The emission gas used in the tests was the actual emission gas originating from a 2-cylinder V-type diesel engine with a constant engine speed of 3000 rpm. Depending on the increment in the exhaust gas temperature from 200 ℃ to 300 ℃, the NOx conversion efficiencies of all catalysts improved. As a consequence of the tests, the best activity was obtained as NOx conversion efficiency of 92.48% at 300 ℃ at 4 kW engine load over the 5A5CT catalyst. Ce additive played a promotive role in the NOx reduction performance of Ag based catalyst. However, Cu doped catalysts achieved a lower NOx conversion rate than the 4AT catalyst without Cu. Cu additive did not provide an improvement in the NOx reduction performance of Ag based catalysts.
Bakır esaslı SCR katalisti üzerine selenyum içeren nano partikül ilavesinin düşük sıcaklık koşullarında NOx dönüşüm performansı üzerine etkisi
Bu çalışmada, Hidrokarbon Seçici Katalitik İndirgeme Sistemi (HC-SCR) sistemi için Cu(%3) /TiO2, Cu-Ca(%4) /TiO2, Cu-Ca-Se (%4,5) /TiO2, Cu-Ca-Se (%5)/TiO2, Cu-Ca-Se(%5,5)/TiO2 esaslı katalizör emdirme yöntemiyle sentezlenmiştir. Bu sistemde indirgeyici olarak etanol kullanılmış ve üretilen katalizörün NOx dönüşüm verimliliği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Katalizöre ait SEM, XRD ve BET analizleri gerçekleştirilerek yapısal ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. SCR egzoz performans test sisteminde üretilen katalizör kullanılarak 180°C-270°C sıcaklık aralığında ve sabit alan hızında (30000h-1) deneyler yapılmıştır. Testler 2 silindirli V-tipi bir dizel motor kullanılarak sabit motor devrinde (3000 d/dk) ve 3 farklı yük (1kW, 3kW ve 5 kW) altında gerçekleştirilmiştir. Bu testlerle, SCR katalizörünün NOx emisyonu üzerindeki etkisi tespit edilmiştir. Sonuç olarak, maksimum NOX dönüşüm oranları 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 gaz saatlik alan hızında ölçülmüştür. NOX dönüşüm oranı en yüksek %94,88 olarak ölçümlenmiştir.
Antimon ilavesinin bakır esaslı SCR katalizörü üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Bu Çalışmada HC-SCR sistemi için Cu/TiO2, Cu-P/TiO2, Cu-P-Sb(%1)/TiO2 ve Cu-P-Sb(%2)/TiO2 kimyasal bileşenli katalizörleri emdirme yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen katalizörlerin testleri sırasında indirgeyici madde olarak etil alkol kullanılmıştır. Farklı sıcaklık ve motor yüklerinde katalizörlerin NOX dönüşüm verimliliği incelenmiştir. Katalizörlerin yapısal ve kimyasal özelliklerini hassas bir şekilde belirlemek için SEM, XRD ve BET analizleri yapılmıştır. Test sisteminde ölçümler 180 0C ile 270 0C arasında değişen sıcaklıklarda, sabit alan hızında (30000 h-1) gerçekleştirilmiştir. Testler 3 farklı yük (1 kW, 3 kW ve 5 kW) altında sabit motor hızına (3000 d/dk) sahip, 2 silindirli V tipi dizel motor kullanılarak yapılmıştır. Bu testlerle birlikte üretilen katalizörlerin NOX emisyonu dönüştürme üzerindeki etkileri saptanmıştır. Sonuç olarak, NOX dönüşüm oranları %85,67 ile %94,89 arasında ölçülmüştür. 5 kW yükte, 270 0C sıcaklıkta, 30000 h-1 alan hızında %100 etil alkol indirgeyici madde olarak kullanıldığında NOX dönüşüm oranı %94,89 olarak ölçülmüştür.
Antimon ilavesinin gümüş esaslı SCR katalist ve NOX dönüşüm performansı üzerine etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmada, emdirme yöntemiyle Ag/TiO2,Ag-Ca/TiO2,Ag-Ca-Sb(%1)/TiO2,Ag-Ca-Sb(%2)/TiO2,Ag-Ca-Sb(%3)/TiO2 bazlı beş adet katalizör üretilmiştir.Labaratuvar ortamında hazırlanan katalizörler HC-SCR deney düzeneğinde test edilmiştir.İndirgeyici madde olarak etanol kullanılmıştır.SEM, BET ve XRD analizleri ile testlerde kullanılan katalizörler kimyasal ve yapısal olarak incelenmiştir.HC-SCR test sisteminde gerçekleştirilen deneyler 170 °C ile 270 ºC arasındaki sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir.Bütün deneylerde gaz alan hızı sabit olarak 30000 h-1'de tutulmuştur. Testler herbir katalizör için 1 kW, 3 kW ve 5 kW olmak üzere üç farklı motor yükünde yapılmıştır.Testler sabit devire (3000 devir/dk) sahip, 2 silindirli V tipi,su soğutmalı dizel motor kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Motor yüklerini ayarlayabilmek için herbiri 1 kW güce sahip ısıtıcı rezistanslar kullanılmıştır.Yapılan testler sonunda,üretilen katalizörlerin SCR sisteminde NOx dönüştürme oranı üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Sonuç olarak, maksimum NOx dönüşüm oranı Ag-Ca-Sb(%3)/TiO2 katalistinde 5 kW yükte, 270ºC sıcaklıkta, 30000 h-1gaz alan hızında %95,88 olarak ölçülmüştür.
Use of fusel oil as a reductant agent in a SCR system at low temperatures
Within the study, the efficiency of NOₓ transformation rates at low temperatures was examined by using fusel oil for reducing and a catalyst made of Mo-Cu-Ag/TiO₂ in the HC-SCR system. The properties of the catalyst were determined by BET, SEM, FTIR and XRD analysis. The experiments were conducted in the range of 200-300 °C, at 3 different space velocities (30000 h-1,40000 h-1and 50000 h-1) and under 5 various motor loads (1, 2, 3, 4 and 5 KW). A 2-cylinder V-type diesel engine were used during the experiments. As the outcome of the performance tests, the maximum NOₓ transformation efficiencies were obtained at 290 °C, the highest test temperature, at all space velocity values and engine loads. The highest NOₓ conversion rate among all tests was obtained as 85.94% at 290 °C at 1 kW at 30000 h-1. Increasing the exhaust gas temperature from 200 to 290℃ had a positive effect on the NOₓ transformation efficiency. Keywords: SCR, Exhaust Emissions, NOₓ, Reductants, Fusel oil
Effects of phosphorus and copper based catalysts on nitrogen oxides conversion performance of hydrocarbon selective catalytic reduction
In this study, it was aimed to develop Phosphorus and Copper based catalysts for Hydrocarbon Selective Catalytic Reduction System and to determine the effect of these catalysts on NOx conversions. Catalysts containing P(4%) /ZrO2, P(3%)-Cu(1%)/ZrO2, P(2%)-Cu(2%)/ZrO2, P(1%)-Cu(3%)/ZrO2, Cu(4%)/ZrO2 were synthesised for HC-SCR system. Ethanol was used as reducing agent. SEM, XRD and BET analyses were performed to determine the structural and chemical properties of the catalysts. The catalysts were tested in the SCR system at a temperature range of 170°C-240°C and a constant field velocity of 40000 h-1. The tests were carried out using a 2-cylinder V-type diesel engine at constant engine speed (3000 rpm) and under 3 different loads (0 kW, 2 kW and 4 kW). As a result, maximum NOx conversion rates were measured for 3P1CZ at 4 kW load, 240 ℃ temperature, 40000 h-1 gas hourly space velocity.
İndiyum ilavesinin Ag-TiO2 ve Cu-TiO2 esaslı SCR katalizörlerinin özellik ve performansına etkisi
Bu tez çalışmasında, Indiyum(III) Nitrat Hidrat katkısının TiO2-AgNO3 ve TiO2-CuCl2 esaslı seçici katalitik indirgeme (SCR) katalizörlerinin yapısal, kimyasal ve katalitik performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel analizler ve karakterizasyon teknikleri, % 3 Indiyum(III) Nitrat Hidrat katkılı TiO2-CuCl2 katalizörün 230 °C sıcaklık ve 4 kW güç seviyesinde ve 30000 h⁻¹ alan hızında % 95,88 gibi yüksek bir NOx dönüşüm verimliliği sağladığını ortaya koymuştur. BET ve Langmuir yüzey analizleri, Indiyum katkısının katalizörün toplam yüzey alanını artırarak mikropor yapıyı optimize ettiğini ve böylece daha geniş bir aktif yüzey sağladığını göstermiştir. Ayrıca, SEM-EDS analizleri, Indiyum ve bakırın katalizör yüzeyinde homojen bir dağılım sergilediğini, bunun aktif bölgelerin daha verimli kullanılmasına ve reaksiyon verimliliğinin önemli ölçüde artmasına olanak tanıdığını ortaya koymuştur. Deneysel veriler, sıcaklık ve 1-4 kW aralığındaki güç seviyelerindeki artışın NOx dönüşüm verimliliği üzerindeki direkt ve olumlu etkilerini doğrulamış ve düşük sıcaklıklarda dahi katalizörün stabil ve etkin bir performans sergilediği gözlemlenmiştir. Bu bulgular, CuCl2-TiO2-3In' katalizörünün yüksek sıcaklıklarda ve 1-4 kW aralığındaki güç yükleme seviyelerinde optimum performans sergilediğini ve endüstriyel uygulamalar için güvenilir ve verimli bir alternatif sunduğunu göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Indiyum(III) Nitrat Hidrat, TiO2, SCR, NOx İndirgeme, Katalitik Performans
Investigation of mechanical and corrosion properties of Ni-B/ZrC nanocomposite coatings produced by electrodeposition method
The electrodeposition method can be used to coat metallic or conductive non-metallic materials, providing enhanced properties suitable for various applications. Low-cost and low-conductivity metals such as copper or steel are often coated with harder, more corrosion- and wear-resistant materials like nickel and boron to meet specific performance requirements. This study focuses on Ni-B/ZrC nanocomposite coatings applied on copper substrates, examining the effects of Zirconium carbide (ZrC) and Trimethylamine borane complex (TMAB) content in the electroplating bath on the resulting coating's surface properties. The electrodeposited samples were evaluated in terms of mechanical characterization, surface morphology, and corrosion performance. The highest microhardness value, measured at 1020.4 HV, was received with bath concentrations of 6 g/L TMAB and 4 g/L ZrC. Morphological analysis revealed a decrease in ZrC content on the coating surface as TMAB concentration increased. Additionally, the composite coating with a ZrC concentration of 4 g/L exhibited the best corrosion resistance, reducing the corrosion current by 70% compared to the Ni-B alloy.