CO2 ayrışması için termal olmayan plazma reaktörünün modellemesi ve tasarımı


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Öğrenci: Humayun Ahmed

Danışman: Onur Taylan

Özet:

Enerji ihtiyacı zamanla sürekli olarak artmaktadır ve temel enerji kaynaklarından birisi yanma sonrasında karbon dioksit (CO2) salan fosil yakıtlardır. Sera gazı olan CO2 , son birkaç on yılda dünya iklimi üzerinde çevresel olarak olumsuz etkiler yaratmakta ve iklim ve ekosistemin uzun vadeli sürdürülebilirliği için ciddi yöntemlerin gerekliliğini ortaya çıkarmaktadır. Bir yöntem, alternatif hidrokarbon yakıtları üretmek için kullanılabilecek sentez gazı üretmek için CO2’yi ayrıştırmaktır. Bu yöntem için plazma reaktörlerinin kullanımına yönelik araştırmalar yapılmış ancak deneysel yapılan araştırmalar hem kaynak hem de zaman kayıplarını beraberinde getirmektedir. Bu sebeple, bu çalışma termal olmayan plazma reaktördeki karbon dioksit ayrışmasının modellemesini üzerine odaklanmaktadır. Çalışma kapsamında iki temel model kullanılmıştır; akışkanlar yaklaşımı içeren tek boyutlu model ve sıfır boyutlu reaksiyon kinetiği modeli. Elektron çarpışmasına dayalı CO2 ayrışması için farklı çarpışma kesit verileri kullanılarak sonuçlar üzerine bir duyarlılık analizi yapılmıştır. Çalışma sonuçları, elektronların reaktör içerisindeki mekansal dağılımının öncelikle elektron bağlanmasına, iyonlaşmasına CO2’nin elektronik uyarılmasına bağlı olduğunu göstermiştir. Ayrıca, Argon ve Xenon gibi taşıyıcı gazların kullanılması da elektron dağılım şeklinin değişmesine sebep olduğu sonucuna varılmıştır. Sıfır boyutlu reaksiyon kinetiği modeli de kütlesel olayların etkilerini benzetimler aracılığıyla açığa çıkarmış ve CO2 ayrışmasını niteliksel olarak incelemeye olanak sağlamıştır.