Preparation and characterization of SrO / La2O3 catalyst for biodiesel production and use as an additive in diesel engine
Biyodizel üretimi ve dizel motorlarda katkı olarak kullanılması için SrO / La2O3 katalizörünün hazırlanması ve karakterizasyonu
- Tez No: 808769
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OĞUZ KAAN ÖZDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sıvı yakıtlar, Liquid fuels
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ayçiçek yağından biyodizel sentezi heterojen SrO ve 3SrO/La2O3 katalizörleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında sentezlenen her iki katalizöründe FTIR, TGA-DSC, FESEM-EDS, BET ve XRD ile teknikleriyle fiziksel karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Toplamda yaklaşık %93,9 olmak üzere en yüksek dönüşüm oranı, 65℃ sıcaklıkta, 30 dakika süren bir reaksiyonla, kesikli reaktörde %1 ağırlıkça SrO katalizörü kullanılarak 6:1 (Me:OH) mol oranında elde edilmiştir. SrO katalizörünün La2O3 ile modifikasyonu, daha büyük gözenek hacmi ve gözenek boyutuna sahip bir malzeme elde edilmesine yol açmıştır. Bu durum, 3SrO/La2O3 yüklemesinde katalitik performansını önemli ölçüde etkilemiş olup, kütle transfer direncini tamamen ortadan kaldırmaya ve bozulma sorununu çözmeye yardımcı olmuştur. Sadece 30 dakika süren bir reaksiyonda, 60℃ sıcaklıkta, 12:1 Me:Yağ ve %1 ağırlıkça, 800°C'de kalsine edilen modifiye katalizörle yaklaşık %98,65 dönüşüm sağlanmıştır. Bu tez çalışmasında, SrO ve 3SrO/La2O3 katalizörleriyle optimum transesterifikasyon koşullarında elde edilen ayçiçek yağından üretilen biyodizel, ASTM standartlarına uygun olarak çeşitli yakıt özellikleri açısından değerlendirilmiştir. 3SrO/La2O3 katalizörüyle hazırlanan biyodizelde yakıt özelliklerinde belirgin bir iyileşme gözlenmiştir. Daha yüksek alevlenme noktası, kalorifik değer ve setan sayısı ile daha düşük yoğunluk, viskozite, kül içeriği ve su içeriği, SrO katalizörünün La2O3 ile modifikasyonunu tercih edilebilir hale getirmektedir. 3SrO/La2O3 katalizörünün yüksek aktivitesi, aktivitede önemli bir kayıp olmaksızın FAME dönüşümünde %87'ye kadar olan üç döngü boyunca yüksek yeniden kullanılabilirliği göstermiştir. Tez çalışması kapsamında dizel yakıt için katkı maddesi olarak biyodizelin farklı oranlarda (B10, B20, B50, B100) kullanıldığı durumda, bir dizel motorun performansı, emisyonu ve yanmasıyla ilgili özellikler değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, B50 yakıtın, yüksek yüklerde (%10,2 ve %13,8'e kadar) gelişmiş fren termal verimlilik (BTE) ve daha düşük fren spesifik yakıt tüketimi (BSFC) sağladığı tespit edilmiştir. Bununla birlikte, NOx emisyonunda yaklaşık %15 artış görülürken, B50'nin %100 yükte kullanıldığı durumda yanmamış hidrokarbonlar (UHC), CO ve duman yoğunluklarının sırasıyla %25, %27,9 ve %16,1 oranlarında azaldığı belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The biodiesel synthesis from the sunflower oil was conducted using heterogenous catalysts of SrO and 3SrO/La2O3. Both catalysts were characterized by FTIR, TGA-DSC, FESEM-EDS, BET, and XRD analysis. The highest conversion rate of about 93.9% was achieved in around 30 minutes of reaction at 65 ℃, 6:1 (Me: OH) molar ratio, and 1% wt of SrO in the batch reactor. Modification of SrO catalyst by La2O3 resulted in a material of larger pore volume and pore size which remarkably affected its catalytic performance in eliminating mass transfer resistance and leaching problem at 3SrO/La2O3 loading where a conversion of about 98.65% was achieved in only 30 min of reaction at 60℃, 12:1 Me: Oil, and 1 wt.% of the catalyst modified calcined at 800°C. Biodiesel produced from Sunflower oil at the optimal transesterification conditions by SrO and 3 SrO/La2O3 was evaluated for several interesting fuel properties in accordance with the ASTM standards. Noticeable improvement in fuel properties conducted in prepared biodiesel by 3 SrO/La2O3 catalyst. Higher Flashpoint, calorific value, and cetane number with lower density, viscosity, ash content, and water content made SrO catalyst modification by La2O3 preferable. High activity of the 3 SrO/La2O3 catalyst showed high reusability until three cycles with FAME conversion 87% without significant loss in activity. Characteristics of the performance, emission, and combustion of a diesel engine were investigated using biodiesel as an additive for diesel fuel in different ratios (B10, B20, B50, B100). It was found B50 fuel has improved BTE and BSFC at higher loads around (10.25%) and (13.84%) compared to diesel fuel respectively. Although the NOx emission increased by about 15%, UHC, CO, and smoke opacity reduced by around 25%,27.9%, and 16.1% by B50 at 100% load respectively.
Benzer Tezler
- Stronsiyum magnezyum silikat esaslı fosforesans malzemelerde nadir toprak elementlerinin fosforesan özellikleri etkileri
Effects of rare earth elements on phosphorescent properties in magnesium silicate based phosphorescence materials
BİRGÜL AYVALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Fabrication and characterization of support layer for thin film nanocomposite desalination membranes
İnce film nanokompozit desalinasyon membranları için destek tabakası üretimi ve karakterizasyonu
KADER ÖZGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET GÖKTUĞ AHUNBAY
- Fabrication and characterization of reverse osmosis membranes having antibacterial properties
Antibakteriyel özellik kazandırılmış ters osmoz membranların üretimi ve karakterizasyonu
ŞEYMA YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- Yerli hammaddelerden ferritik mıknatısların üretilmesi ve manyetik özelliklerinin geliştirilmesi
The production of strontium hexaferrit (sro.6fe2o3) magnets and be developed their magnetic properties with domestic raw material
HAKAN ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. MUSTAFA KELAMİ ŞEŞEN
- Karbon nanotüp katkılı polisülfon membranların ileri ozmoz membranlarında destek tabakası olarak hazırlanması
Preparation of carbon nanotube doped polysulfone membranes as a support layer for forward osmosis membranes
ZELİHA İLKAY İŞGÜDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EVRİM ÇELİK