Biyogazdan hidrojen üretimi için nikel esaslı katalizörlerin geliştirilmesi

Bu yüksek lisans tezi kapsamında, H2S varlığında biyogazın kuru reformlanma reaksiyonunda mangan ilavesinin nikel esaslı alümina destekli katalizörlerin aktivitesine etkileri araştırılmıştır. Sol-jel yöntemiyle hazırlanan alümina desteği kullanılarak monometalik (Ni) ve bimetalik (Ni-Mn) katalizörler sentezlenmiştir. Aktivite testlerinde katalizörlerin performanslarını açıklamak için XRD, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon, XPS, ATR-IR, DRIFTS, TGA-DTA ve SEM-EDX teknikleri kullanılmıştır. N2 adsorpsiyon- desorpsiyon ve XRD analizleri, sentezlenen monometalik ve bimetalik katalizörlerin başlıca metalik nikel ve γ-Al2O3 fazlarını içeren mezogözenekli bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Katalizörlerin katalitik aktivite testleri borusal sabit yataklı bir reaktörde 750°C'de ve atmosferik basınçta 0, 2 ve 50 ppm H2S varlığında gerçekleştirilmiştir. Reaktör çıkış akımındaki gazlar gaz kromatografı cihazı kullanılarak analiz edilmiştir. Monometalik ve bimetalik katalizörler 0 ppm H2S varlığında biyogazın kuru reformlanma reaksiyonunda kararlı aktivite göstermişlerdir. Katalizör yapısına Mn ilavesi, CH4 dönüşümü açısından Ni esaslı katalizörlerin aktivitesini düşürmüştür; ancak ters su gazı reaksiyonunun artması nedeniyle CO2/CH4 oranını artırmıştır. 2 ppm H2S varlığında gerçekleştirilen katalitik aktivite testlerinde, mono- ve bimetalik katalizörlerin aktivitesi 4 saatlik reaksiyon süresinde hafifçe azalmıştır. Biyogazın kuru reformlanma reaksiyonu için besleme akımındaki H2S'in katalitik aktivite üzerindeki etkilerini açıklamak için, reaksiyon testleri farklı gaz karışımları (10 000 ppm H2S + He, 10 000 ppm H2S + CO2 + He ve 10 000 ppm H2S + CO2 + CH4 + He) kullanılarak FTIR spektrometresi ile gerçekleştirilmiştir. FTIR ekipmanı kullanılarak gerçekleştirilen reaksiyon testlerinde, borusal sabit yataklı reaktörün çıkış akımında H2S, COS, elementel S ve SO2 gibi farklı kükürt bileşenleri ve su buharı gözlenmiştir. Besleme akımında H2S bulunması durumunda, ağırlıklı olarak COS ve H2O oluşumu görülmüştür. Mn ilavesi Ni esaslı katalizörlerin kok birikimini azaltmasına rağmen, katalizör yüzeyinde sülfat bileşenlerinin oluşumu nedeniyle Ni katalizörün kükürt direncini artırmamıştır.