Biyokütleden termal enerji depolama malzemesi ve hidrojence zengin gaz üretimi

Bu projede, ekonomik ve yenilenebilir yerel kaynaklardan elde edilen fil otu (Miscanthus x giganteus) ve evsel atık su arıtma çamuru karışımı kullanılarak, hidrojence zengin sentez gazı ve enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere karbon bazlı ürün üretimi gerçekleştirilmiştir. Projede, ulusal kaynaklarımızdan olan bor'un, alkali esaslı katalizörler ile hidrojence (H2) zengin singaz üretimine olanak tanıyacak yeni bir katalizör geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Biyokütle gazlaştırma işlem sonrası elde edilen sentez gazlarının analizleri, H2 ve karbon monoksit (CO) bileşenleri ve diğer gaz ürün içerikleri, H2 üretimine etki eden parametrelerin belirlenmesi, geliştirilen katalizörün gazlaştırma verimi üzerine etkileri gerçekleştirilen optimizasyon çalışması ile belirlenmiştir. Fil otu hidrokömürünün model biyokütle olarak kullanıldığı katalizör ilaveli gazlaştırma çalışmalarında, H2 içeriğini maksimize eden koşul 899,61°C, %10,07 bor içeriği ve 0,65 biyokütle/katalizör oranı olarak seçilmiş ve gerçekleştirilen deney sonucunda gaz ürününde %62,88 H2 konsantrasyonu elde edilmiştir. Geliştirilen katalizörün, katran gideriminde önemli bir rol oynadığı görülmüştür. Geliştirilen katalizörün tar gideriminde önemli bir rol oynadığı görülmüştür. Farklı bağımsız parametrelerin (sıcaklık, bekleteme süresi, biyokütle:kimyasal oranı) aktif karbonun yüzey alanı ve gözenek hacmi üzerindeki etkilerinin incelendiği optimizasyon sonucunda en yüksek oranda yüzey alanına sahip ve gözenek hacmini sağlayan iki optimum koşul (OC1 ve OC2) belirlenmiş ve sonrasında aktif karbon üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen aktif karbonlar elektrokimyasal çift tabaka kapasitörde elektrot materyali ve termal enerji depolama sistemlerinden olan şekil kararlı faz değişim materyaline (ŞKFDM) destek materyali olarak kullanılmıştır. Süper kapasitör uygulamasında, mikro ve mezo gözenekli yapıya sahip OC1 (240 Fg-1), mezo gözenekli yapıdaki OC2 (118 Fg-1) ye göre daha yüksek özgül kapasite sunmuştur. Elde edilen ŞKFDMr'ler arasında, SP-OC2 öne çıkmış ve %88.95'lik üstün bir kapsülleme oranı ile 0.597 W/(m.K) artmış termal iletkenlik değerini sergilemiştir.

In this project, carbon-based product production was carried out using a mixture of elephant grass (Miscanthus x giganteus) obtained from affordable and renewable local sources and domestic wastewater treatment sludge for use in hydrogen-rich synthesis gas and energy storage devices. The project focused on the development of a new catalyst, based on local and national resources, using boron and alkali-based catalysts for hydrogen-rich syngas production. Analyses of the synthesis gases obtained after the biomass gasification process, including H2 and CO components, and other gas product contents, were determined through an optimization study to identify parameters affecting H2 production and the effects of the developed catalyst on gasification efficiency. In catalyst-added gasification studies in which elephant grass hydrochar was used as a model biomass, the condition that maximized the H2 content was selected as 899.61 °C, 10.07% boron content and 0.65 biomass/catalyst ratio, and as a result of the experiment, 62.88% H2 was found in the gas product. concentration was obtained. It has been observed that the developed catalyst plays an important role in tar removal. It was observed that the developed catalyst played an important role in tar removal. Following the optimization study examining the effects of different independent parameters (temperature, duration, biomass-to-chemical ratio) on the surface area and pore volume of activated carbon, two optimum conditions (OC1 and OC2) providing the highest surface area and pore volume were determined, and the production of activated carbon was carried out. The produced activated carbons were utilized as electrode material in electrochemical doublelayer capacitors and as a support material for shape-stable phase change materials (SSPCMs) in thermal energy storage systems. In supercapacitor application, OC1 with a micro and mesoporous structure (240 Fg-1) exhibited higher specific capacitance compared to OC2 with a mesoporous structure (118 Fg-1). Among the obtained SSPCMs, SP-OC2 stood out and demonstrated a superior encapsulation ratio of 88.95% and an increased thermal conductivity value of 0.597 W/(m.K).