Piroliz yöntemi ile biyokütle materyallerinin hidrojen muhtevası yüksek gaz ürünlere dönüştürülmesi ve katalizörün ürün verimine etkisinin araştırılması

Abstract

ÖZET Hidrojen temiz bir enerji kaynağıdır ve fosil yakıtlardan, hidrokarbonlardan, polimerlerden, biyokütleden, suyun elektrolizinden, termolizle veya fotolitik olarak biyolojik proseslerden üretilebilir. Hidrojen gazı, sıvı veya gaz olarak ya da metal alaşımlı partiküllerde `hidrür` halinde depolanabilir. Hidrojen, güç üreten tesislerde, motorlarda, çeşitli kimyasal proseslerde ve ısıtma amaçlı olarak kullanılabilir. Bu çalışmada, üç farklı biyokütle örneğine (pamuk kozası kabuğu, çay fabrikası atığı ve zeytin çekirdeği) belirli sıcaklıklarda uygulanan doğrudan ve katalitik pirolizle hidrojen muhtevası yüksek gaz ürünler elde edilmiştir. Biyokütle örneklerine katalizörler ( NaaCOs, K2CO3 ve ZnCk) hem doğrudan hem de emdirilmek suretiyle yüklenerek piroliz edilmişlerdir. Biyokütle ömeUerinin piroliz ve katalitik pirolizinden elde edilen gaz ürünler Orsat tipi gaz analizatörü ile analiz edildi. Her iki pirolizden elde edilen piroliz gazının toplam miktarı ve verimi sıcaklığın artması ile artmaktadır. En yüksek hidrojen muhtevası yüksek gaz ürün verimi %13 oranında ZnCİ2 kullanılması ile yaklaşık 1000K sıcaklıkta zeytin çekirdeği, pamuk kozası kabuğu ve çay fabrikası atığı için, sırasıyla, %70,3, %59,9 ve %60,3 olarak elde edilmiştir. Genel olarak, biyokütlenin pirolizinde ZnCfe katalizörü kullanıldığında hidrojen muhtevası yüksek gaz ürün miktarı artmaktadır fakat sıvı ve char ürün miktarının artmasına rağmen pirolitik gaz ürün azalmaktadır. Na2CÛ3 ve KzCXVin katalizör olarak pirolizdeki etkileri biyokütlenin türüne bağlıdır. Pamuk kozası kabuğu ve çay fabrikası atığında NaaCCVın katalitik etkisi KsCCVtan daha büyüktür fakat zeytin çekirdeğinde KaCCVın etkisi daha büyüktür. Anahtar Kelimeler : Biyokütle Materyalleri, Piroliz, Katalizör, Orsat Gaz Analizatörü, Hidrojen Muhtevası Yüksek Gaz Ürün, Sıcaklık, Katalitik Etki, Hidrojen Üretimi, Hidrojenin Depolanması VII

SUMMARY Obtaining of Hydrogen Rich Gaseous Products from Biomass Samples by Direct Pyrolysis and Catalytic Pyrolysis Processes, Investigating of Effects of Catalyst on the Yield of Products Hydrogen is a clean energy source and produced from fossil fuels, hydrocarbons, polymers, water by electrolysis, biological process by photoliticaly or thermolysis. Hydrogen gas may be stored as a gas or as a liquid and as a `hydride` with metal alloy particles. Hydrogen would be burned in power plants and engines and used in a variety of heating and chemical processes. In addition, it is technically used at large scale in high energy rocket engines. In this study, Tree different biomass samples (cotton cocoon shell, tea factory waste and olive husk) were subjected to direct pyrolysis and catalytic pyrolysis to obtain hydrogen rich gaseous products at desired temperatures. Biomass samples, both untreated and impregnated with catalysts (Na2CÛ3, K2CO3 and ZnCh), were pyrolysed. Gaseous products to obtain from direct pyrolysis and catalytic pyrolysis of biomass samples were analyzed with Orsat type gas analyzer. The total volume and the yield of gas from both pyrolyses increase with increasing temperature. The largest hydrogen -rich gas yield obtained from olive husk, from cotton cocoon shell and from tea factory waste using about 13% ZnCk as catalyst at about 1000K temperature are (70.3%), 59.9% and 60.3% respectively. In general, in the pyrolysis of biomass, the yield of hydrogen-rich gaseous product increases with ZnCk catalyst, but the yield of pyrolytic gas decreases in spite of increasing the yield of char and liquid. The effect of K2CO3 and Na2CC>3 as catalysts on pyrolysis depends on the biomass species. The catalytic effect of Na2C03 was greater than that of K2CO3 for the cotton cocoon shell and the tea factrory waste but the catalytic effect of K2CO3 was greater for the olive husk. Key Words: Biomass Samples, Pyrolysis, Catalyst, Orsat Type Gas Analyzer, Hydrogen- Rich Gases, Temperature, Catalytic Effect, Hydrogen Production, Hydrogen Stored viii ^^/ftemöteCTtMKiMiiîp r`lKÛK!Af