Biyokütlenin süperkritik su ortamında gazlaştırılmasıyla hidrojen üretimi ve termodinamik modellenmesi

Abstract

Bu çalışmada, meyve suyu fabrikasının atığı olan meyve posasının süperkritik su ortamında gazlaştırılması (SKSG) ile hidrojen üretimi için en uygun reaksiyon parametreleri deneysel ve sayısal olarak araştırılmıştır. Reaksiyon parametrelerinden sıcaklık (400-600°C), süre (0-180 dk), biyokütle:su oranı (%2,5-10,0), katalizör oranı (%0-70) ve tipinin (KOH, K2CO3 ve Ru/C) elde edilen gaz, sıvı ve katı ürünlerin miktar ve bileşimine olan etkileri belirlenmiştir. Ayrıca, SKSG süreci için bir termodinamik model önerilmiş olup farklı sıcaklık ve biyokütle oranları için elde edilen sayısal sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak model doğrulanmıştır. Sıcaklık arttıkça gazlaştırma etkinliği ve gaz ürün içerisindeki H2 miktarının arttığı, biyokütle oranı ile önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir. 600°C, 30 dk reaksiyon süresi, %2,5 biyokütle oranı ve %10 KOH varlığında elde edilen H2 miktarı 32,1 mol/kg biyokütle; 600°C, 60 dk reaksiyon süresi, %2,5 biyokütle oranı ve %20 K2CO3 oranında elde edilen H2 miktarı 29,4 mol/kg biyokütle ve 600°C, 30 dk, reaksiyon süresi, %2,5 biyokütle oranı ve %30 Ru/C varlığında elde edilen H2 miktarı ise 54,8 mol/kg biyokütle olarak belirlenmiştir. Maksimum gaz ürün verimi (%150,8), karbon gazlaştırma etkinliği (%88,1) ve hidrojen gazlaştırma etkinliğine (%213,5) Ru/C katalizörü varlığında ulaşılmıştır. Termodinamik model ile elde edilen sayısal sonuçlarda dengedeki temel bileşenler H2, CO2, CH4 ve CO olarak tespit edilmiş olup model sonuçlarının deneysel sonuçlarla uyum içerisinde olduğu belirlenmiştir.