Mikrodalga Destekli Metanın Katalitik Parçalanma Reaksiyonunun Karbon Bazlı Katalizörler Üzerinde Kinetik İncelenmesi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tez Danışmanı: Dilek Varışlı
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Doktora tez
çalışması kapsamında, metanın katalitik ayrışma reaksiyonu ile COx içermeyen
hidrojen üretimi amaçlanmıştır. Bu amaçla mezogözenekli karbon (MC) ve silisyum
karbür (SiC) destekleri üzerinde nikel esaslı tek metalli (Ni,Pd), iki metalli
(Ni-Pd) ve üç metalli (Ni-Fe-Pd/La) katalizörler sentezlenmiştir.
Katalizörlerin mikrodalga ve konvansiyonel reaktör sistemlerindeki
performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiş ve metal-destek
etkileşimlerinin katalitik davranış üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir.
Sentezlenen katalizörler; N₂ adsorpsiyon-desorpsiyon, XRD, SEM, TEM, ICP-OES,
Raman ve XPS teknikleri ile karakterize edilmiştir. MC destekli katalizörlerin
yüksek yüzey alanı ve düzenli mezogözenek yapısına sahip olduğu, SiC destekli
sistemlerin ise daha düşük yüzey alanına rağmen yüksek ısıl iletkenlik
sağladığı belirlenmiştir. Katalitik aktivite testleri, 500-700 °C sıcaklık
aralığında mikrodalga ve konvansiyonel reaktörlerde gerçekleştirilmiştir. İki
metalli Ni-Pd katalizörlerde paladyum ilavesinin dispersiyonu iyileştirdiği ve
ipliksi karbon oluşumunu teşvik ederek deaktivasyonu geciktirdiği
belirlenmiştir. 50Ni1Pd@MC katalizörü mikrodalga reaktörde yüksek dönüşüm ve
uzun süreli stabilite sergilerken, konvansiyonel sistemde daha hızlı deaktivasyon
gözlenmiştir. Üç metalli sistemlerde demir ve lantanyum ilavesinin katalitik
performansı etkilediği, lantanyum katkısının özellikle yüksek sıcaklıklarda
daha belirgin hale geldiği görülmüştür. Kinetik analizler, reaksiyonun metan
kısmi basıncına duyarlı olduğunu ve aktivasyon enerjisi değerlerinin incelenen
sıcaklık aralığında uyumlu sonuçlar verdiğini göstermiştir. Ayrıca taşınım
analizleri, tanecik içi difüzyon sınırlamalarının ihmal edilebilir düzeyde
olduğunu ve hidrojen ilavesinin reaksiyon hızı üzerinde belirgin bir etkisinin
bulunmadığını ortaya koymuştur. Sonuçlar, mikrodalga destekli sistemlerin uygun
katalizör tasarımı ile birlikte metanın katalitik ayrışmasında yüksek
performans sağladığını göstermiştir. Bu doktora tezi TÜBİTAK 1001 Programı
kapsamında desteklenmiştir (Proje No: 123M056). Ayrıca çalışma Gazi
Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından
FGA-2024-8900 kodlu proje ile desteklenmiştir.