Yakıt esnekliğine sahip oksidatif buharlı reformlama (OSR) ve gaz-buhar geçişi (WGS) katalizörlerinin karakterizasyonu ve performans analizi

Yakıt işlemcileri ve yakıt pillerinin birlikte kullanımı, enerji üretim ve dağıtımında konvansiyonel yöntemden yaygınlaştırılmış yönteme geçiş aşamasında büyük önem taşımaktadır. Bu çalışma, verimli bir yakıt işlemcisinin derinlemesine incelenmesine yöneliktir. Çalışma kapsamında OSR katalizörü, Pt-Ni/ ? -Al2O3, yüzey karakterizasyonu, değişik hidrokarbon beslemelerde performansı ve kuvvet tipi reaksiyon hız denklemi bakımından incelenmiştir. Katalizör üzerindeki CO adsorpsiyonunun kızılötesi ışın yardımıyla incelenmesi Pt-Ni yüzey alaşımının muhtemel olduğuna işaret etmiştir. Hidrokarbon beslemesine metan eklenmesinin H2 üretimini ve üretim kararlılığını arttırdığı propan ve/veya metan beslemesi ile gerçekleştirilen OSR deney sonuçları ile gösterilmiştir. Bunun yanısıra, deneyler ?beslemedeki metan miktarı- katalizör metal yüklemeleri? ikilisinin eniyilenmesi halinde katalizörün yakıt esnekliğine sahip olduğuna işaret etmiştir. Yakıt işlemcisi ünitelerinin hacim hesaplamalarında kullanılmak üzere OSR reaksiyonun 400°C'de Pt-Ni/Al2O3 katalizörü üzerinde ve WGS reaksiyonunun 300°C'de Au-Re/CeO2 katalizörü üzerinde kuvvet tipi reaksiyon hız denklemleri elde edilmiştir. Au-Re/ZrO2 WGS katalizörünün, OSR ürün akışındaki değişiklikler karşısındaki performansı, seri halde bağlanan OSR-WGS reaktörleri kullanılarak incelenmiştir. 500°C OSR sıcaklığında düşük karbon/oksijen oranı ve kalma süresi kullanıldığında, WGS reaksiyonu vasıtası ile ilave H2 üretimi elde edilmiştir. Son olarak, 400°C'de çalışan ve Pt-Ni katalizörü ile yüklenmiş OSR reaktörü içeren bir yakıt işlemcisi modelinin ekzerji analizi yapılmıştır. Bu analiz; yakıt işlemcisi veriminin, yakıt pili tarafından reddedilen akışın bir kısmının geri dönüştürülüp taze besleme ile karıştırılması halinde arttığını göstermiştir. Model üzerindeki analizde veri olarak kullanılmak üzere; taze besleme ve geri dönüştürülen akışın karışması ile oluşturulan farazi beslemeler OSR reaksiyon deneylerinde test edilmiş, sonuçlar OSR katalizörünün H2 ve CO2 gibi OSR reaksiyonu ürünlerini içeren beslemelerde de aktif olduğunu göstermiştir.