Akademik Veri Yönetim Sistemi
Aslan M. Y. (Yürütücü), Hargreaves J., Ciğeroğlu Z.
TÜBİTAK Projesi, 2024 - 2027
Geleneksel amonyak üretim
prosesi (Haber-Bosch prosesi), yüksek üretim miktarı, enerji maliyeti ve
karbondioksit gazı emisyonu nedenleri ile sürdürülebilir değildir. Bu haliyle
Haber-Bosch prosesi “kahverengi amonyak üretim prosesi” olarak
adlandırılmaktadır. Sentetik amonyak üretimi için, sıfır gaz emisyonu, düşük
enerji maliyeti ve üretim kapasitesi ile işletilebilecek olan “yeşil amonyak
üretim prosesinin” geliştirilmesi üzerine çalışmalar devam etmektedir. Amonyak
sentez reaksiyonu, tersinir ve termodinamik
olarak kısıtlı bir reaksiyondur (denge reaksiyonu) ve endüstriyel amonyak
üretimi yüksek sıcaklık ve basınç koşullarında (100-200 bar, 400-500 oC)
gerçekleşmektedir. Operasyon maliyeti daha düşük ve ılımlı operasyon
koşullarında amonyak üretebilmek için gerekli ana bileşenlerin bir tanesi de bu
koşullarda beklenen aktiviteyi gösterecek bir katalizör geliştirilmesidir.
Molibdenyum nitrür katalizörler geleneksel demir oksit katalizöre göre, benzer
operasyon koşullarında, daha aktif olmaları ve reaksiyon sırasında yapısında
bulunan atomik azot transfer özellikleri nedeniyle son yıllarda dikkatleri
üzerine çeken ve umut vadeden amonyak sentez katalizörlerdendir. Bu proje
kapsamında, destekli molibdenyum nitrür esaslı katalizörlerin istenen kimyasal
yapıda (monometalik ve bimetalik molibdenyum nitrür) nanoparçacıklar içerecek
şekilde sentezlenmesi ve bu katalizörler varlığında, atmosferik basınç ve
yüksek sıcaklık şartlarında (1 bar, 400 oC), yatışkın ve/veya
yatışkın olmayan tepken akışında, amonyak sentez reaksiyonunun takip edilmesi
planlanmaktadır. Amonyak sentez reaksiyonu sırasında, katalizör yüzeyinde
gerçekleşen olayların (adsorpsiyon, reaksiyon ve desorpsiyon), amonyak üretimi
lehine optimizasyonu yapılarak yüksek amonyak sentez hızlarının elde edilmesi
amaçlanmaktadır. Bu amaca ulaşmak için, katalizör yüzeyinde (nanoparçacıklarda)
bulunduğu varsayılan boş-N aktif merkezlerinin yoğunluklarının (birim alanda)
arttırılması, reaksiyon sırasında katalizör yüzeyinde hidrojen ve amonyak
moleküllerinin adsorpsiyon/desorpsiyon karakteristikleri incelenmesi ve
reaksiyonu inhibe etme özelliklerinin ortadan kaldırılması hedeflenmektedir.
Destekli molibdenyum nitrür esaslı katalizörler varlığında, reaksiyon hızını
etkileyen ilgili parametrelerin optimizasyonunu içeren bu araştırmanın
benzerinin literatürde bulunmaması proje önerisinin özgünlüğünü ortaya
koymaktadır. Projenin başarıyla sonuçlanmasıyla araştırmacı hem literatüre
destekli molibdenyum nitrür katalizörler üzerinde amonyak sentez reaksiyonunun
nasıl ilerlediği konusunda yeni bilgiler kazandıracak, hem de ileriki yıllarda
kariyerini geliştirmek istediği endüstriyel önemi yüksek ve fakat termodinamik
kısıtlar başta olmak üzere çeşitli şekillerde problemli olan reaksiyonlarla
ilgili yeni araştırmaların yapılabilmesi için temel düzeyde, gaz fazında katalitik
reaksiyonları takip edebileceği bir deney düzeneğine sahip olacaktır.
Araştırmacı bu sayede heterojen kataliz alanında araştırma yelpazesini
genişletebilecektir.