Hydrogen
56 theses under this subject heading
Sanayi tipi brülör-kazan sisteminde yanma emisyonlarının incelenmesi
Bu tezde, sanayi tipi bir brülör-kazan sisteminde yanma emisyonlarını araştırmak için farklı brülör ısıl yüklerinde, hava fazlalık katsayılarında ve kazan boylarında deneysel testler gerçekleştirilmiştir. Sonrasında brülör-kazan test sonuçlarından elde edilen verilerle, yanma sisteminin Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) modeli oluşturulmuştur. ANSYS FLUENT 16 yazılımında bulunan farklı yanma ve türbülans modelleri ile sayısal simülasyonlar gerçekleştirilip, deneysel sonuçlar ile uyumlu yanma ve türbülans modelleri belirlenmiştir. HAD modelinin doğrulanması sonrasında deneysel test parametreleri HAD yöntemiyle de incelenmiştir. Öte yandan aynı sistemde doğal gaz, metan, doğal gaza ısıl yükçe %25, %50 ve %75 oranlarında hidrojen eklenmesiyle oluşan yakıt karışımları ve saf hidrojen (% 100) yanmasıyla oluşan emisyonlar incelenmiştir. Son olarak brülör üzerinde bulunan girdap üreteci yerine yanma emisyonlarını düşürmek amacıyla yeni bir girdap üreteci tasarlanmıştır. Tasarlanan yeni girdap üretecinin kanat sayısı (7, 9, 11, 13, 15, 17) ve kanat açısı (15°, 20°, 25°, 30°) parametrik olarak incelenmiştir. Böylece kanat sayısı ve kanat açısının yanma emisyonları üzerindeki etkileri tespit edilmiştir. Brülör-kazan sisteminde farklı ısıl yükler ile farklı kazan uzunluklarıyla yapılan deneysel çalışmalarda, yanma sonu gaz emisyonları olan NOx, CO ve CO2 değişimleri sınırlı seviyede kalmaktayken farklı hava fazlalık katsayılarında değişimler daha belirgindir. Örneğin, NOx emisyonu 32 ppm, CO emisyonu 46 ppm ve CO2 % 24 oranında değişmektedir. HAD sonuçlarına göre, doğal gaz metan gazı ile de modellenebildiği görülebilir. Ayrıca doğal gaz-hidrojen yakıt karışımında hidrojen miktarı arttıkça alev boyu ve çapının arttığı CO2 ve CO emisyon seviyelerinin düştüğü belirlenmiştir. Yakıt olarak %100 H2 kullanıldığında ise CO ve CO2 emisyonların oluşmadığı fakat NOx emisyonun önemli derecede arttığı görülmüştür. Son olarak yeni tasarlanan girdap üretecinin 11 kanatlı uygulaması en düşük NOx emisyonuyla sonuçlandı. Ayrıca kanat açısının artması baca gazındaki NOx emisyonunun azalmasına neden olduğu saptandı.
Farklı tepkime ortamlarının borhidrür bileşiklerinin alkolizi üzerine etkisi
Yapılan bu tez çalışmasında Al2O3, TiO2 ve aktif karbon (AC) destekleri üzerine; tek, çift, üç ve dört aktif metal impregrasyon yöntemi ile tutturulmuştur. Katalizörün aktif yapılarının oluşturulması için NiCl2.6H2O, CoCl2.6H2O, CuCl2.2H2O, MnCl2.2H2O ve FeCl3 gibi geçiş metallerinin tuzları kullanılmıştır. Üretilen bu katalizörler varlığında sodyum borhidrürün alkoliz işlemi ile parçalanması ve hidrojen üretimi sağlanmıştır. Kimyasal hidrojen depolama malzemelerinden sodyum borhidrür (NaBH4) küt.%10,8 hidrojen içeriğiyle önemli bir depolama alternatifidir. 23oC sıcaklıkta üretilen hidrojen hacimleri ters büret yöntemi ile ölçülmüş, zamana göre miktarları kaydedilmiştir. Alkoliz işleminde İzopropil alkol (İPA) ve Propilen Glikol (PG) kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda en iyi sonuçlar propilen glikol ile yapılan deneylerde gözlemlenmiştir. En iyi hidrojen üretim yeteneğine sahip katalizörün 4545 mL H2/gkat.min hız ile Mn0,85Co0,08Cu0,07/TiO2 olduğu tespit edilmiştir. Ulaşılan hidrojen üretim hızını daha fazla arttırmak için NaBH4 ile birlikte amonyum boran kullanılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda ulaşılan hidrojen üretim hızları diğer metaller ile kıyaslandığında daha hızlı sonuç vermiştir. En hızlı hidrojen üretim hızı (HÜH) ise 7500 mL H2/gkat.min hız ile Mn0,85Co0,8Ni0,7/AC katalizörüdür. Katalizörler taze ve denenmiş olarak iki gruba ayrılmış ve karakterizasyonları TEM (Geçirimli Elektron Mikroskobu) ve SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) analizleri ile yapılmıştır. SEM analizlerinde yüzeydeki kanalların alkoliz işlemi sırasındaki gaz-sıvı hareketliliği sebebi ile daha geniş hale geldiği, TEM analizlerinde ise katalizör parçacıklarının homojen ve nano boyutta bir dağılıma sahip oldukları anlaşılmıştır. Toplanan kinetik veriler ile reaksiyon derecesi ve aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Hesaplama sonucunda tepkimelerin sıfırıncı mertebeden ve Mn0,85Co0,08Cu0,07/TiO2 katalizörünün aktivasyon enerjisi 44 kJ/mol olduğu bulunmuştur. Yapılan tekrar testlerinde aktivite ve dönüşüm oranının tekrar kullanım ile azaldığı gözlenmiştir.
Yakıt pillerinde (PEMFC) bipolar yüzeyli metal malzemelerin farklı sıcaklık aralıklarında kullanımının incelenmesi
Proton değişim zarlı yakıt pilleri (PEMFC) hidrojen ve oksijenin elektro-kimyasal reaksiyonları sonucunda elektrik üreten enerji çevrim sistemleridir. Proton değişim zarlı yakıt pili atık ürün olarak su açığa çıkarmaktadır. Sistemin verimini artırmak için suyun buhar yada sıvı fazda sistemden dışarı atılması gerekmektedir. Bu da yakıt pilinin çalışma sıcaklığı ve yakıt pilinde kullanılan bipolar plakanın tasarımına bağlıdır.Bu çalışmada, bipolar plakanın farklı sıcaklık aralıklarında kullanımı incelenmiştir. Bu amaçla grafit-karbon yapılı bipolar plakalar üzerine CNC freze tezgâhında, tasarlanan hidrojen ve oksijen gaz akış kanalları açılmıştır. Gaz akış kanalları hidrojen ve oksijen için ayrı ayrı tasarlanmıştır. Hidrojen için açılan gaz akış kanalı atmosfere kapalı tutulurken, oksijen için açılan gaz akış kanalı atmosfere açık tutulmuştur.Çalışmada tek hücreli proton değişim zarlı yakıt pili imal edilmiş olup, yapılan deneyler sonucunda 0,84 volt açık devre voltajı elde edilmiştir. Elde edilen maksimum güç, 5,613 amper akım değerinde 1,324 watt olarak tespit edilmiştir. Yakıt pili çalışma sıcaklığı en yüksek 39 oC olarak ölçülmüş ve bu sayede sıvı halde su açığa çıkmıştır. Yakıt pili % 56 verimle çalışmıştır.Anahtar Kelimeler: Bipolar Plaka, Hidrojen, MET, PEM Yakıt Pili
Alüminyum alaşımlarının sürekli dökümünde kullanılan hidrojen gazı giderme sistemi parametrelerinin optimizasyonu
Alüminyum ve alaşımlarının sürekli dökümü sırasında en çok rastlanan problemlerden biri rutubet ile sıvı metalin reaksiyonu sonucu yüzeyde oksit oluşması ve açığa çıkan hidrojenin sıvı metalde çözülmesi olarak gösterilmiştir. Hidrojenin sıvı metaldeki çözünürlüğü yüksek iken azalan sıcaklık ile çözünürlüğü azalmaktadır. Bu nedenle katılaşma sırasında hidrojenin çözeltiden ayrılarak poroziteyi oluşturduğuna inanılmaktadır. Bu doğrultuda döküm öncesinde sıvı metale gaz giderme işlemi uygulanır ve sıvı metalin çözünmüş hidrojen içeriği azaltılmaya çalışılır. Böylelikle porozitenin de azalması beklenir.Hidrojen, alüminyum ve alüminyum alaşımlarının içerisinde yüksek çözünürlüğü olan tek gazdır. Çözünürlük sıcaklıkla ve basıncın kara kökü ile doğru oranlıdır. Hidrojen sıvı metal içerisine çok çeşitli yollardan girebilir. Çok küçük bir kısmı atmosferde serbest halde bulunan hidrojenden, büyük bir çoğunluğu ise su buharının sıvı metal yüzeyinde parçalanması sonucunda açığa çıkan hidrojenden, sıvı metale ilave edilen her türlü katkı maddesinde (şarj) bulunan nemden, potadan ya da kullanılan diğer araçlardan girebilir. Eğer metal akışı ya da karıştırılması (özellikle SNIF sistemi içerisinde) çalkantılı /dalgalı bir şekilde yapılırsa, bu çalkantılardan dolayı sıvı metal içerisine hapsedilen hava hidrojenin oluşmasına sebep olacaktır.Oldukça reaktif olan ve sıvı metal tarafından hızlı bir şekilde absorbe edilen atomik hidrojen su buharının sıvı alüminyum ile tepkimesinden ortaya çıkar. Sıvı alüminyum içerisine giren hidrojen uygun yöntemler kullanılarak uzaklaştırılabilir. Bu çalışmada hedef gaz giderme işleminin en etkili biçimde yapıldığı gaz debisi-motor devir hızı kombinasyonunu 1050 ve 3003 alaşımları için tespit etmektir. Bunun için dokuz ayrı gaz debisi-motor devir hızlarında çalıştırılan SNIF sistemi, SNIF sonrası sıvı metalin içerisindeki hidrojen miktarları ölçülerek test edilmiş ve maliyet ve ürün kalitesinde optimizasyon sağlanmıştır.
Açık ya da kapalı büyük ameliyatların cerrahi dumanı hastanın karboksihemoglobin, methemoglobin ve bazı kan gazlarını olumsuz etkiler mi?
Cerrahi duman açık ve kapalı cerrahi girişimlerin çok büyük bir çoğunluğunda ortaya çıkmaktadır. Duman içerisindeki karsinojenler ihmal edilemez bir risk durumu oluşturmaktadır. Bu araştırma, açık ya da kapalı büyük ameliyatlarda kullanılan cihazların oluşturduğu cerrahi dumanın hastanın kan gazı, karboksihemoglobin ve methemoglobin değerleri üzerindeki etkisini incelemek amacıyla yapıldı. Tanımlayıcı nitelikteki araştırma, etik kurul ve kurum izinleri tamamlandıktan sonra Nisan 2019 – Ekim 2019 tarihleri arasında, Gaziosmanpaşa Taksim Eğitim ve Araştırma Hastanesinde gerçekleştirildi. Araştırma 87 gönüllü açık ve kapalı ameliyat planlanan hastada yapıldı. Veriler 20 sorudan oluşan 'Hasta Tanıtıcı Bilgi Formu' ve laboratuvar sonuç raporları ile toplandı. Verilerin IBM SPSS 22.0 programında normallik dağılımı incelenerek uygun karşılaştırma testleri seçildi. İstatistiksel anlamlılık değeri p<0.05 kabul edildi. Araştırmadaki katılımcıların ortalama yaşı 56,45±16,30, beden kitle indeksi 25,22±3,24 idi. Katılımcıların %57,5'i (n=50) sigara kullanıyordu, %63,2'sinde (n=55) herhangi bir kronik hastalık yoktu, %21,8'inde (n=19) kalp ve damar hastalıkları, %15'inde (n=13) ise metabolik bir hastalık vardı. Katılımcıların ameliyat edildiği tüm odalarda sadece laminar hava akımı vardı. Hastaların ortalama ameliyatta kalma süresi 3,78±1,59 saatti. Açık cerrahi girişimlerde (n=56), laparoskopik cerrahi girişimlere (n=31) göre cerrahi dumanın kangazı etkileri daha azdı (p<0.05). Cerrahi duman üretimine bakıldığında elektrokoterin monopolar (%71,3) ve bipolar (%48.3) kesici uçları; laser ve ultrasound kesicilerden daha fazlaydı (p<0.05). Cerrahi dumanı uzaklaştırmak için kullanılan yöntem %46 aspirasyon çubukları idi. Aspirasyon çubukları kangazları ve karboksihemoblobin üzerinde olumlu etki gösterdi (p<0.05). Ameliyat sırasında hastaların ortalama 412,18±530,44 cc kanaması olduğu belirlendi. Ameliyat öncesine göre ameliyat sonuna doğru arteriyel PaCO2, PaO2, MetHb, COHb, pH değerlerinde önemli değişiklikler görüldü (p=0.035; p=0.001; p=0.052; p=0.640; p=0.034). Sunulan araştırmada hastaların çoğunluğuna kullanılan cerrahi kesicilerin cerrahi duman üretimi vardı. Hastaların ameliyat öncesine göre ameliyat sonu arteriyel PaCO2, PaO2, MetHb, COHb, pH değerlerindeki değişimler, etkin bir havalandırma sistemi ve dokulardan dumanı uzaklaştırabilecek başarılı bir teknik olmadığını göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Cerrahi duman; Kan gazı; Karboksihemoglobin; Methemoglobin; Power of Hydrogen
Dirac denklemi ve hidrojen atomu
ABSTRACT MSc THESIS Dirac Equation and Hydrogen Atom Hasan ARSLAN DEPARTMENT OF PHYSICS INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor : Prof. Dr. Gülsen ÖNENGÜT Jury : Prof. Dr. Gülsen ÖNENGÜT : Doç. Dr. Ayşe POLATÖZ : Yrd. Doç. Dr. Hamide KAVAK According to the Theory of Special Relativity laws of physics valid in one inertial frame are valid in other inertial frames. Also,the speed of light is invariant under Lorentz transformations. From these principles we try to obtain a relativistic quantum theory which also agrees with the principles of non-relativistic quantum theory. This was achieved by Dirac who found an equation which gives antiparticle solutions as well as solutions for particle with spin 1/2. On the other hand, in Dirac equation odd operators couple small and large components of the wave function. In order to decouple them Foldy-wouthuysen transformations are used. In this thesis we applied the methods of Relativistic Quantum mechanics and Foldy-wouthuysen transformations to the hydrogen and investigated the corrections brought to the energy levels by a relativistic hamiltonian. Key Words: Klein-Gordon equation, Dirac equation, Dirac matrices, Foldy- Wouthuysen transformations, the hydrogen atom.
Anodik ve katodik tepkimeler için elektrokatalitik yüzeyli elektrot seçimi
öz DOKTORA TEZİ ANODİK VE KATODİK TEPKİMELER İÇİN ELEKTROKATALİTİK YÜZEYLİ ELEKTROT SEÇİMİ GÜLFEZA KARDAŞ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ KİMYA ANABİLİM DALI Danışman : Doç.Dr. Birgül YAZICI Yıl: 1999 Sayfa: 173 Jüri : Prof.Dr.Mehmet ERBİL Prof.Dr.Attila YILDIZ Prof.Dr.Oktay ERBATUR Yrd.Doç.Dr.İlyas DEHRİ Bu çalışmada, platin, nikel ve kurşunun 0,0 İM NaCl ve 0,0 İM Na2S04 çözeltileri ile bu çözeltilere değişik alkollerden ekleyerek oluşturulan ortamlardaki (0,0 İM NaCl + İM alkol) elektrokimyasal davranışları incelenmiştir. Her ortam için pH:3,5,7 ve 8 de çalışılarak, elektrokimyasal davranışların pH'a bağlılığı da araştırılmıştır. Bu amaçla, üç elektrot tekniği uygulanmış, çalışma elektrodu olarak Pt, Ni ya da Pb, karşı elektrot Pt'in kullanıldığı sistemle siklik voltamogramlar elde edilmiştir. Potansiyeller doygun kalomel elektroda karşı ölçülmüştür. Aynı elektrotların katodik davranışlarını belirlemek üzere ise basit elektroliz sisteminden yararlanılmış, anot olarak Pt, katot olarak söz konusu metaller (Pt, Ni, Pb) kullanılmıştır. Değişik pH (3, 5, 7, 8) ve sıcaklıklarda (25, 50, 75°C) uygulanan belirli potansiyellerde (5, 10, 15, 20V) oluşan hidrojen gazının miktarı zamana karşı ölçülerek, sistemin hidrojen gazı oluşturma verimliliği hesaplanmıştır. Çalışılan ortamlarda ve çalışma koşullarında elde edilen bulgulara göre, alkollerin elektrooksidasyonunda en çok katalitik etkiye sahip metalin Pt ve Pb olduğu saptanmıştır. Bu metallerin, 0,0 İM Na2S04 içinde yüzeylerinde oluşan oksitler nedeniyle etkin olduğu sonucuna varılmıştır. Hidrojen eldesinde ise Ni'in, katodik hidrojen oluşumunu en iyi katalizlediği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Hidrojen, elektrooksidasyon, katalitik etki
Sodyum tetrahidroborattan hidrojen üretimi
Yapılan çalısmalarda sodyum tetrahidroborat bir hidrojen tasıyıcısı olarak ele alınmaktadır. Sodyum tetrahidroborat'ın alkali karakterli çözeltilerinden elde edilecek hidrojen gazının pratik bir uygulama için kullanılabilmesini mümkün kılmak amacıyla, sodyum tetrahidroborat'ın hidroliz reaksiyonunu hızlandıracak katalizörler üretilmis ve karakterizasyonu yapılmıstır. Üretilen katalizörler alkali sodyum tetrahidroborat çözeltilerinden hidrojen gazı elde etmek amaçlı kullanılmıs, bu katalizörlerin reaksiyon hızı ve verimine katkıları ve sağladıkları hidrojen depolama kapasiteleri arastırılmıstır. Elde edilen deneysel sonuçlar literatürde yer alan benzer çalısmalarla karsılastırılmıstır. Anahtar kelimeler: Sodyum tetrahidroborat, hidrojen, rutenyum katalizörü.
Güneş enerjisinden hidrojen yakıtı eldesi için sistem geliştirlmesi
V ÖZ Hidrojen gazı üretiminde en önemli problem elektrot ve elektrolit seçimidir. Bu çalışmada, platin, alüminyum, demir, civa çeliği ve krom-nikel paslanmaz çeliği elektrotlarla 25°C de pH=5'te 2 N NaCI çözeltisinde çalışılmıştır. Bu koşullarda, akım-potansiyel eğrileri elde edilmiş ve oluşan hidrojen gazı hacmi ölçülmüştür. Hidrojen oluşum potansiyelleri tersinir koşullarda belirlenip, farklı metaller ve metal alaşım elektrotlarının ölçülen potansiyelleriyle karşılaştırılmıştır. Deney koşullarımızda en iyi elektrodun alüminyum ve civa çeliği olduğu belirlenmiştir. Aynı aşırı gerilimlerde en yüksek hidrojen gazı alüminyum ve civa çeliğinde elde edilmiştir.
Alüminyum alaşımlarının dökümünde gaz oluşumu ve gaz giderme tekniklerinin incelenmesi
VI ÖZET Bu çalışmada, alüminyum ve alaşımlarından elde edilen döküm parçalarında hala çok sık rastlanan hatalardan biri olan gaz gözenekliliğinin, oluşumu ve nedenleri üzerinde durulmuştur. Gaz gözenekliliği, sadece mekanik özellikler üzerine değil,alüminyum döküm parçalarının işlenebilirlik ve yüzey kalitesi üzerine de negatif bir etki yapmaktadır. Bu istenmeyen döküm hatasının, özellikle ergiyiğin aşın hidrojen içermesine bağlı olduğu bilinmektedir. Yapılan bu çalışmada, günümüzde kullanımı oldukça artan alüminyum metalinin sıvı durumdaki kalitesine etki eden faktörlerden en önemlisi olan hidrojen ve etkileri incelenip, hidrojen ölçme ve giderme yöntemleri açıklanmıştır. Burada açıkça görülmüştür ki, hidrojen alüminyum için bir tehlike olup, dikkatli bir uygulama ile sıvı metaldeki güvenilir seviye olan 0.15 mi / 100 gr alüminyum seviyesine inilebilmektedir. Anahtar Kelimeler: Gözeneklilik, gaz giderme, hidrojen, alüminyum, yüzey kalitesi.
Designing of a fuel cell vehicle (Fcv)
Decreasing of petrol and petrol derivative energy sources together with increasing of production cost of these sources, turning towards the alternative energy sources is seen on different places in the world. Attention is paid with environmental sensitiveness while searching for the new alternative energy sources. Hydrogen is an alternative energy source which is a clean energy source and environmentally friendly alternative to conventional fossil fuels.In this study, two different fuel cell vehicles, which use hydrogen as fuel, have been designed to eliminate the exit of hazardous gases to atmosphere and to supply more efficient fuel usage and to show their performance to the automotive industry. Performances, fuel economy and emissions of these vehicles have been investigated.
Hidrojen gazı eldesi ve metanol elektrooksidasyonu için katalitik elektrot geliştirilmesi
Bu çalışmada bakır yüzeyine Ni, Co, Fe, Cu, NiCo, NiCoZn, NiFe, NiFeZn, NiCu, NiCuZn kaplamalar oluşturulmuştur. Hazırlanan kaplamalar, dönüşümlü voltametri, SEM, AAS ve EDX ile karakterize edilmiştir. Elektrotlar elektroliz sisteminde katot olarak kullanılıp hidrojen gazı çıkışına katalitik etkileri 1 M KOH çözeltisinde 298 K'de araştırılmıştır. Kaplamaların kimyasal bileşimi, kaplama akım yoğunluğu ve kaplama kalınlığının kaplamaların hidrojen gazı çıkışına etkisi incelenerek en uygun kaplama koşulları oluşturulmuştur. Etkinliği en yüksek elektrotların hidrojen gazı çıkışına katalitik etkilerinin zamanla kararlılığı incelenmiştir. Elektrolizin kaplamaların korozyon dayanımına etkisi belirlenmiştir. NiCuZn elektrotunun metanol oksidasyonuna etkisi ayrıca araştırılmıştır.
Karbonmonoksit bağlı platin katkılı bor hidrürlerin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, CO bağlı platin katkılı bor hidrürlerin yapı ve enerji özellikleri araştırıldı. Çalışma sürecinde PtxBy(CO)m (m≤ x+y=2-6) kompleksleri incelendi. Topaklara H atomu bağlanarak hidrojen tutma kabiliyetleri araştırıldı. Hesaplamalar Yoğunluk Fonksiyonu Teorisi (YFT) ve B3LYP Karma Fonksiyonel Teorisi kullanılarak CEP 121-G baz seti ile yapıldı. Topakların nokta grupları, elektronik durumları, toplam enerjileri, ortalama atom başına bağlanma enerjileri, HOMO (En Yüksek Seviyedeki Dolu Orbital) ve LUMO (En Düşük Seviyedeki Boş Orbital) enerjileri ile HOMO-LUMO enerji aralıkları, CO-etkileşme ve H-etkileşme enerjileri, bağ uzunlukları, elektron transferleri, titreşim frekansları hesaplandı. Platin katkılı bor alaşımlarına CO molekülü bağlamanın hidrojen tutma yeteneği üzerine etkisi incelendi.
Kömür/biyokütle karışımlarının hidrotermal gazlaştırılması
Biyokütle gibi yenilenebilir kaynakların kömürle birlikte gazlaştırılarak hidrojen eldesi konusu fosil yakıt rezervleri de göz önünde bulundurulduğunda sürdürülebilir hidrojen üretiminde önemli yere sahiptir. Bu çalışmada yüksek kül ve kükürt içeriğine sahip Çan kömürü ile biyokütle (sorgum) birlikte hidrotermal yöntemle gazlaştırılmıştır. Yüksek verimle hidrojen eldesi için kömür/biyokütle oranı, su miktarı, süre, katalizör, yardımcı çözücü gibi deneysel koşullar ve sinerjik etki yaratan parametreler belirlendi. Hidrojence zengin gaz eldesi 500 ºC sıcaklık, 70 mL su, %25 kömür içeren kömür/biyokütle karışımının kullanıldığı 30 dakika süreyle katalitik ve yardımcı çözücülerle birlikte yapılan deneylerden elde edilmiştir. Katalizör kombinasyonu (K2CO3 /CaO) ve yardımcı çözücülerin (THF ve NMP) birlikte kullanıldığı deneylerde oluşan toplam gaz miktarı ve hidrojen yüzdesi oldukça yüksek oranda gerçekleşmiştir.
Investigation of hydrogen production performance of various salts with chlor–alkali method
Three important products, namely chlorine gas, caustic soda, and hydrogen gas, are obtained with a Chlor-alkali process generally. Therefore, a Chlor-alkali process powered by the electricity generated from any renewable sources is an important industrial application as it produces three important products without emitting carbon. According to the activity series of K, Na, and Ca metals, the most hydrogen production was obtained with the aqueous solution of KCl, while the least with the aqueous solution of CaCl_2 in a certain period. The increase in the operating temperature, cell voltage, and mass flow rate, which are the experimental parameters, also increased the hydrogen production rate. The most effective of these three parameters on the hydrogen production rate was the cell voltage, and the least effective was the mass flow rate. The minimum hydrogen production rate is 27.36 mL/h when the aqueous solution of CaCl_2 is used with a mass flow rate of 0.3 g/s and cell voltage of 2.5 V at the operating temperature of 25 °C with energy and exergy efficiencies of 10.81 % and 8.47 %, respectively. The maximum hydrogen production rate is 295.68 mL/h when KCl salt solution is used with a mass flow rate of 0.7 g/s and cell voltage of 3.5 V at the operating temperature of 60 °C with energy and exergy efficiencies of 23.78 % and 17.63 %, respectively.
Endüstriyel fırınlarda enerji verimliliği için hidrojen kullanımı: Çok kriterli karar verme ve Bayes ağı destekli teknoloji yol haritası senaryoları
Paris Anlaşması, küresel ısınmayı sınırlandırmak ve iklim değişikliğiyle mücadele etmek için uluslararası iş birliğini teşvik etmektedir. Bu bağlamda, yenilenebilir enerji kaynakları ve hidrojen gibi alternatif enerji çözümleri önemli bir rol oynamaktadır. Hidrojen, düşük karbonlu ekonomiye geçişte etkili bir seçenek olarak öne çıkmakta ve çevresel sürdürülebilirliğe katkı sağlamaktadır. Bu çalışma, hidrojenin yüksek enerji tüketen endüstriyel fırınlarda kullanımına odaklanarak literatüre yeni bir perspektif kazandırmayı hedeflemektedir. Hidrojenin endüstriyel fırınlardaki kullanımını değerlendirmek için Analitik Hiyerarşi Süreci (AHP) ve İdeal ve Negatif İdeal Çözümüne Göre Sıralama Tekniği (TOPSIS) yöntemleri kullanılmıştır. AHP analiziyle, çevresel ve ekonomik kriterler açısından hidrojenin önceliği belirlenmiş ve bu sonuçlar, TOPSIS için giriş verisi olarak kullanılmıştır. TOPSIS yöntemiyle hidrojenin alternatif enerji kaynaklarına göre çevresel ve ekonomik performansı değerlendirilmiş ve hidrojenin üstün bir seçenek olduğu ortaya konmuştur. Hidrojenin teknolojik gelişim süreçlerinin planlanması için Teknoloji Yol Haritası (TYH) yöntemi kullanılmış, endüstriyel süreçlere entegrasyonu için stratejik bir yol haritası oluşturulmuştur. Ayrıca, Teknoloji ve Strateji (T&S) planlarıyla hidrojenin üretim, dağıtım ve uygulama süreçlerinde karşılaşılan teknik ve stratejik engellere yönelik somut çözüm önerileri geliştirilmiştir. Bayes ağı modeli ise hidrojen teknolojilerinin çevresel ve ekonomik etkilerini farklı senaryolar altında modelleyerek belirsizliklerin olası etkilerini değerlendirmiştir. Sonuçlar, hidrojenin cam üretiminde kullanılan endüstriyel fırınlarda fosil yakıtlara alternatif olarak kullanılmasının karbon emisyonlarını azaltabileceğini, enerji verimliliğini artırabileceğini ve çevresel etkileri azaltabileceğini göstermektedir. Ayrıca, hidrojen teknolojilerinin uzun vadeli entegrasyonu için yapılan bu kapsamlı analizler, sürdürülebilir enerji sistemleri ve ekonomik faydalar sağlayacak somut stratejiler sunmaktadır.
Küresel bir yakıcıda hidrojen yanmasının hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) kullanılarak modellenmesi
Bu tez çalışmasında hidrojen yakıtının yanma ve emisyon performansı sayısal olarak incelenmiştir. Küresel bir yanma odasında hidrojen yanması Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) kullanılarak modellenmiştir. Modelleme üç boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir.Bu tez çalışması 6 bölümden oluşmuştur. 1. bölümde giriş ve literatür araştırması yapılmıştır. 2. bölümde hidrojen enerjisi, yanma, hava kirliliği, NOx oluşumu ve azaltma yöntemleri hakkında genel bilgiler verilmiştir. 3. bölümde CFD hakkında bilgi ve temel denklemler verilmiştir. 4. bölümde küresel bir yanma odası için CFD modellemesi açıklanmış ve gerekli model şartları tanımlanmıştır. 5. bölümde CFD modelleme sonuçları üç boyutlu olarak ve grafik halinde gösterilerek incelenmiştir. 6. bölümde de sonuç ve gelecek çalışmalar için önerilerde bulunulmuştur.Modelleme sonucunda sıcaklık dağılımları, hız dağılımları ve NOx dahil gaz konsantrasyonları detaylı olarak elde edilmiştir. Hidrojen yanması farklı hava fazlalık katsayılarında (?=0,9, ?=1,0, ?=1,1 ve ?=1,2) ve farklı güçlerde (40 ve 60 kw) gerçekleştirilmiştir. Bu sonuçlara göre sıcaklığın yüksek olduğu bölgelerde NOx emisyon değerinin, sıcaklığın düşük olduğu bölgelerdeki NOx emisyon değerinden daha fazla olduğu, dolayısıyla da sıcaklıkla NOx emisyonu arasında doğru orantılı bir ilişki olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca tüm ısıl güç şartlarında hava fazlalık değerinin artması ile alev sıcaklığı azalmıştır.
Karadeniz suyundan hidrojen üretimi
Karadeniz 436 400 km2 yüzey alanına, 2 300 000 km² taban alanına ve 547 000 km3 su hacmine sahip olup suyunun 90%`ı anaerobik koşullarda olan bir denizdir. En derin yeri 2206 m?dir. Bu denize kıyısı olan 6 ülke içinde en uzun kıyı şeridine sahip olan Türkiye`dir. Karadeniz?in dip sularında kirlilik sonucunda oluşan hidrojen sülfürün (H2S) 4,587 milyar ton olduğu da bilinmektedir. Bu hidrojen sülfür?ün %100 ayrıştırılması sonucunda 4,317 milyar ton kükürt ve 269,8 milyon ton hidrojen elde edilmesi mümkündür. Karadenizdeki bu hidrojen potansiyelinin enerji olarak değeri 3,78x1013 MJ (1,05x1013 kWh veya 9x108 toe (eşdeğer petrol ton)) olarak ifade edilebilir. Dolayısıyla, Karadeniz?de bulunan H2S?in enerji potansiyeli olarak önemi açıktır. Yapılan deneysel çalışmalarda Karadeniz suyunun kompozisyonu laboratuarda sentetik olarak hazırlanmıştır. Çalışmalar, doğrudan hidrojen sülfürlü suyun elektrolizi yerine, bu işlemdeki sorunları en aza indirmek için, dolaylı elektroliz yöntemiyle ve 2 aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Bu yöntem, vanadyumun +4 ve +5 değerlikleri arasında dönüşümlü olarak kullanılmasına dayanır. İlk aşamada V(V)?in indirgenmesi ve hidrojen sülfür içindeki kükürtün çöktürülmesi, ikinci aşamada ise elektroliz ile V(IV)?ün yükseltgenmesi ve hidrojen üretimi başarılmıştır. Deneyler sonucunda birinci aşama için en uygun koşulların 50 oC?de gerçekleştiği ve 90% oranında kükürtün çöktürülebildiği görülmüştür. İkinci aşamada, elektroliz işlemi için en uygun sıcaklığın 40 oC olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan hesaplamalar ile, elde edilen hidrojen enerjisinin 34%?ünün bu döngüsel işlem için harcandığı, geri kalan enerjinin yararlanılabilir enerji olarak değerlendirilebileceği anlaşılmıştır. Ayrıca, laboratuvardaki deneysel bulgulardan yararlanarak ve Chemcad programını kullanarak uygun bir proses geliştirme çalışması da yapılmıştır.
Yakıt pili-batarya hibrit güç kaynağından beslenen elektrikli araç geliştirilmesi
Günümüzde artan enerji talebi ile birlikte her türlü enerji kaynağı değerlendirilmeye çalışılmaktadır. Enerji talebindeki bu artış ile büyük miktarda fosil yakıtların uzun vadeli kullanımının beraberinde getirdiği çevresel olumsuzluklar yadsınamaz boyutlara ulaşmış ve dünya medeniyetinin gelişiminin karşı karşıya olduğu ortak bir sorun olarak kabul edilmiştir. Tüm dünyada enerji tüketiminde büyük paya sahip olan ulaşım alanında, çevresel zararı en aza indirmek ve fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltmak için yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji çözümlerine odaklanılmaktadır. Bu nedenle içten yanmalı araç teknolojilerinden elektrikli araç teknolojilerine doğru bir yönelim söz konusudur. Bu yönelim sonucunda elektrikli araç çözümleri her alanda hızla gelişmektedir. Rekabetçi bir sürüş menzili, kısa yakıt ikmali süresi ve sıfır emisyon ile Yakıt Pilli Elektrikli Araçlar (YPEA'lar), geleceğe ışık tutabilecek araç teknolojileri içinde en olası bir çözüm olarak kabul edilmektedir. Yakıt pilinin güç üretmeye hazır hale gelmesi için miktar zaman ve enerji gerekir ve ani güç gereksinimlerini karışılmakta gecikir dolayısıyla bu dezavantajları eleyebilecek ikinci bir enerji depolama cihazı ile hibritlenmesi gereklidir. Bu ikincil enerji depolama cihazı aynı zamanda pik yükleri ve yüksek güç dinamiklerini de karşılar ve verimliliği artırmak için frenleme enerjisinin geri kazanılmasına olanak sağlar. Bu nedenle bu çalışmada proton elektrolit membranlı yakıt pili ile lityum-iyon batarya elektrikli bir araca birlikte güç sağlamışlardır. Bu tez çalışmasında, yakıt pili-batarya hibrit güç kaynağından beslenen elektrikli araç geliştirilmesi amacıyla MATLAB tabanlı Simscape ile yakıt pilli fişli hibrit elektrikli bir araç modellenmiştir. Bu araç modelinin simülasyonu NEDC, WLTP Class 3, US06, Artemis Motorway 150 ve gerçek sürüş verileriyle oluşturulan ELZ130 sürüş çevrimlerinde yapılmıştır. Bu simülasyonlarla tasarlanan araç farklı çevrim şartlarında çalışmasını kararlı olarak tamamlamış ve çevrimlerden elde edilen veriler ile performans, verimlilik ve bunlarla bağlantılı birçok parametre elde edilmiştir. Simülasyonların en önemli sonuçları arasında tasarlanan aracın yakıt tüketimi ve menzili olup bu değerler NEDC, WLTP ve ELZ130 için sırasıyla benzin eşdeğer tüketimi olarak 2,08, 2,39, 2,44 L/100 km ve menzil olarak 986, 858,6, 841 km olmuştur.
Hidrojen gazı ile oksi-gaz kaynak tekniğinde kaynak yapılan çelik ve alüminyum levhaların birleştirme özelliklerinin incelenmesi
Bu çalışmada hidrojen gazı ile oksi ? gaz kaynak tekniğinde kaynak yapılan çelik ve alüminyum levhaların birleştirme özellikleri incelenerek, hidrojen gazının kullanılabilirliğinin gösterilmesi amaçlanmıştır.Oksi ? Gaz kaynağında yanıcı gaz olarak hidrojen ve asetilen gazları kullanılarak 1,5 mm kalınlıkta St 37 çelik ve 3 mm kalınlıkta 1100 serisi alüminyum malzemelere yatayda alın birleştirme yöntemi ile 80 mm uzunluğunda dikişler çekilmiştir. Her iki kaynak yönteminde de kaynak hızları (115 mm/dak) ve üfleç büyüklükleri (2 numara) aynı seçilmiş, kaynaklı birleştirmeler aynı kaynakçı tarafından gerçekleştirilmiştir.Kaynaklanan malzemelerin çekme deneyleri ile mikro sertlik testleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerin mikroyapı incelemeleri optik mikroskopta gerçekleştirilmiştir. Hidrojen gazı kullanılarak kaynaklanan numunelerle asetilen gazı kullanılarak kaynaklanan numuneler arasında akma, çekme, kopma ve yüzde uzama miktarları gibi çekme değerleri ile sertlik sonuçları ve mikroyapı karşılaştırmaları yapılmıştır.Yapılan deneysel çalışmalarda oksi asetilen alevi ile yapılan birleştirmelerde çelik malzemeler için akma dayanımlarının oksi hidrojen alevi ile yapılan birleştirmelere göre % 8 ? 10, Alüminyum malzemeler için oksi hidrojen alevi ile yapılan birleştirmelerin akma dayanımlarının oksi asetilen alevi ile yapılan birleştirmelere göre % 1,4 ? 5 oranında daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Mikro sertlik ölçümlerinde ise oksi asetilen alevi ile yapılan birleştirmelerde sertlik alınan bütün bölgelerde (ana metal, ITAB ve kaynak metali) sertlik değerlerinin oksi hidrojen alevi ile yapılan birleştirmelere göre çelik malzemelerde daha yüksek, alüminyum malzemelerde ise daha düşük olduğu tespit edilmiştir.
Towards In Vitro synthesis of oxygen-tolerant CpI hydrogenase variants for photosynthetic hydrogen production
Hydrogen is an attractive alternative to non-renewable energy sources like fossil fuels due to its carbon-free nature and high energy density. However, most of hydrogen production uses feedstock chemicals derived from fossil fuels, which leads to carbon dioxide emissions and thus contributes to the climate crisis. Photosynthetic hydrogen technology can provide an alternative, sustainable and entirely carbon-free energy cycle. However, oxygen sensitivity of the hydrogenase enzymes that catalyze hydrogen production is one of the most significant barriers against photosynthetic hydrogen production, as oxygen is a by-product of photosynthesis. Therefore, the hydrogenase enzyme to be used in the production of photosynthetic hydrogen must tolerate gaseous oxygen. In this thesis, four locations known to be important for oxygen tolerance in the Clostridium pasteurianum (CpI) hydrogenase were replaced with the amber (TAG) stop codon for non-canonical amino acid (ncAA) incorporation. CpI was chosen as it is one of the most efficient and fast [Fe-Fe] hydrogenases characterized in terms of hydrogen production. Significant progress was made toward ncAA insertion using cell free protein synthesis (CFPS) to the selected spots on the enzyme. The genes of six M. jannaschii-derived aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) required for cysteine and tyrosine analog incorporation were first cloned into the high- copy pY71 vector. These aaRSs were then produced in vivo and purified with IMAC as they have genetically fused N-terminal 6xHis-tags. The orthogonal tRNACUA template necessary for ncAA insertion was also synthesized with PCR and purified. In the next part of the thesis, experiments were performed to synthesize M. barkeri- derived aminoacyl tRNA synthetase, HRS, necessary for histidine analog incorporation. Different conditions were tested in vivo and in vitro (CFPS) synthesis of the enzyme. However, HRS formed insoluble aggregates and could not be purified. Lastly, the M. barkeri-derived orthogonal tRNA template was produced by PCR assembly and purified. In the last part, wild-type CpI was anaerobically produced and matured in vivo, followed by purification using StrepTactin affinity chromatography. The components required for the two biochemical assays to measure the hydrogen production activity of CpI, namely NADPH- and DTH-driven assays, were synthesized. With the activity assays, the anaerobically produced and purified CpI enzyme was shown to be in the active state. Attempts were made to produce CpI anaerobically in CFPS as well, however this was unsuccessful. But everything necessary for CFPS production of both wild-type and mutant CpI was prepared.
Dolomit destekli katalizör sentezi ve metal hidrürlerden hidrojen üretiminde aktivitesinin belirlenmesi
Hidrojen çevre dostu olması nedeniyle dünyanın gelecekteki enerji sistemlerinde önemli bir enerji taşıyıcısıdır. Hidrojen üretimi, taşınması ve depolanması gelecekteki kullanımlar için önem taşımaktadır. Hidrojen, depolama yöntemlerinden olan metal hidrürlerden hidroliz reaksiyonları ile üretilebilmektedir. Sodyum borhidrürün katalitik hidrolizi, hidrojen salınımı sayesinde özellikle yakıt hücreleri ve diğer taşınabilir cihazlar için umut verici ve etkili bir yöntemdir. Bu nedenle, bu teknolojinin geliştirilmesinde katalizör araştırmaları büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada Ni ve Co aktif metalleri ile emdirme, çöktürme ve NaBH4 indirgeme yöntemleri ile dolomit destekli katalizörler sentezlenip karakterize edildikten sonra aktiviteleri hidroliz reaksiyonunda belirlenmiştir. Aktivasyon çalışmalarına etki eden parametrelerden reaksiyon sıcaklığı (30-60 °C), aktif metal yükleme oranı (ağırlıkça %10-40), katalizör miktarı (25-125 mg), NaOH konsantrasyonu (0,10-0,75 M) ve başlangıçtaki NaBH4 miktarının ( 25-125 mg) hidrojen verimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Sonuç olarak, ağırlıkça %40 Co/K-Dolomit katalizörü en uygun katalizör olarak belirlenerek 5 mL 0,25 M NaOH, NaBH4 ile 60 °C'de 4956,43 mL H2/gkat.dk hızında hidrojen üretim hızı elde edilmiş olup sıfırıncı mertebeden reaksiyon kinetik modeline uygun olduğu belirlendikten sonra aktivasyon enerjisi 37,03 kJ/mol olarak belirlenmiştir.
Tarımsal atık karışımlarının (çay, tütün ve ayçekirdeği) termokimyasal yöntemle heterojen katalizör eşliğinde gaz ürüne dönüştürülmesi
Çalışmanın amacı atık tarımsal karışımlarından (biyokütle) katalitik termokimyasal dönüşüm yöntemleri ile hidrojence zengin gaz elde etmektir. Bu çalışmada ayçekirdeği küspesi, çay ve tütün atıkları eşit oranda karıştırılarak kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda kullanılmak için farklı Ni oranlarında (%10, 20, 30) farklı kil destekleri (bentonit ve kaolen) kullanılarak emdirme yöntemi ile katalizörler sentezlenip TGA, FTIR, XRD, XRF, SEM ve BET analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Katalizörlerin aktivitesi gazlaştırma, sıvılaştırma ve buhar reforminginde test edilmiştir. Gazlaştırma çalışmalarında reaksiyon sıcaklığı (650-850 °C), reaksiyon süresi (15- 30 dk), ve farklı katalizörlerin gaz ürün dağılımına etkisi araştırılmıştır. En yüksek H2 verimi 6,86 mol H2/kg biyokütle olarak 650 °C'de 15 dk %20 oranında 30Ni/K-Kao kullanılarak elde edilmiştir. Sıvılaştırma ve buhar reformingi olmak üzere iki kademeli işlem uygulanarak biyokütleden gaz ürün elde edilmiştir. Sıvılaştırma çalışmalarında (350 °C, 60 dk, 50/1 su/biyokütle ve %10 katalizör sabit koşullarında) katalizör tipinin (K-Bent, 30Ni/K-Bent, K-Kao ve 30Ni/K-Kao) etkisi araştırılmıştır olup 30Ni/K-Bent katalizörü kullanılarak %85 sıvı ürün verimine ulaşılmıştır. Sıvı ürünün buhar reforminginde (24/3 su/sıvı ürün oranı ve 0,5 g katalizör sabit koşullarda) reaksiyon sıcaklığının (600-850 °C) etkisi araştırılmıştır. En yüksek H2 verimi 30Ni/K-Bent katalizörü kullanılarak 850 °C'de 56,52 mol H2/kg sıvı ürün olarak elde edilmiştir.
Metal hidrid yataklarında hidrojen soğurulmasının sayısal analizi
METAL HIDRID YATAKLARDA HİDROJEN SOĞURULMASININ SAYISAL ANALİZİ (Yüksek Lisans Tezi) Muhittin BİLGİLİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Temmuz 2003 ÖZET Hidrojen, hidrojen enerjisi, hidrojen enerjisi depolama da kullanılan farklı yöntemler açıklanmış ve bunlardan alternatif bir yöntem olan hidrojenin metal hidridlerde depolanması üzerinde bir matematiksel model oluşturulmuştur. Çalışmada gözenekli metal yataklarda hidrojen gazı soğurulması ısı ve kütle transferi yönünden, iki boyutlu olarak silindirik koordinatlarda sayısal olarak analiz edilmiştir. Yüksek soğutma etkisi için eş merkezli iki silindir arasındaki gözenekli metal ortam seçilmiş ve metal yatak, iç ve dış yüzeylerden sıvı akışkan ile soğutulmuştur. Gözenekli metal ortam olarak, Lantanyum-Nikel (LaNi5 ) metal yatak seçilmiş ve hidrojen soğurulmasının sayısal olarak analizi yapılmıştır. Radyal ve eksenel yönlerde metal hidrid sıcaklıklarının zamanla ve konumla değişimleri ve hidrojen / metal (H/M) oranlarının zamanla değişimleri Sayısal Akışkanlar Dinamiği (SAD) programı kullanılarak hesaplanmıştır. Hidrid oluşumunun soğuk yüzeyler üzerinde daha hızlı şekilde meydana geldiği gözlenmiştir. Sonuçlar literatürde farklı geometriler ve metal ortamlar için verilen sonuçlar ile karşılaştı rılmıştır.Bilim Kodu : 920 Anahtar Kelimeler : Hidrojen Soğurulması, Hidrojen Enerjisi, Metal Hidrid, Matematiksel Modelleme. Sayfa Adedi : 144 Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Ö. Ercan ATAER