Please use this identifier to cite or link to this item:
https://hdl.handle.net/20.500.14279/32560
DC Field | Value | Language |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | Constantinou, Achilleas | - |
dc.contributor.author | Προκοπίου, Αντώνης | - |
dc.date.accessioned | 2024-06-13T07:57:56Z | - |
dc.date.available | 2024-06-13T07:57:56Z | - |
dc.date.issued | 2024 | - |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.14279/32560 | - |
dc.description | Η κύρια ανησυχία του κόσμου και ειδικότερα της επιστημονικής κοινότητας είναι οι εκπομπές που προέρχονται από την καύση ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή ενέργειας. Έτσι, θα πρέπει να αναπτυχθούν πιο πράσινες μεθόδους παραγωγής ενέργειας, όπως ο στόχος αυτής της εργασίας, η αποσύνθεση της ένυδρης υδραζίνης για την παραγωγή υδρογόνου χωρίς εκπομπές. Η ένυδρη υδραζίνη ξεχωρίζει ως μια υψίστης ελπιδοφόρος ένωση από τη στιγμή που διαθέτει μεγάλη περιεκτικότητα σε υδρογόνο και ευνοϊκή κινητική αποσύνθεσης. Εφόσον το υδρογόνο αντιμετωπίζει μια ευρεία γκάμα προκλήσεων, όπως η αποθήκευση και η μεταφορά λόγω των διαφορετικών χαρακτηριστικών του, αναπτύχθηκαν πιο αποδοτικοί τρόποι. Είναι προτιμότερο να παράγεται Η2 επί τόπου από άλλα χημικά όπως η υδραζίνη. Η παραγωγή Η2 σε αυτή τη μελέτη πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας ένα εμπορικό καταλύτη Rh/Al2O3 0.5 wt% με βελτιστοποιημένες συνθήκες σε έναν αντιδραστήρα παρτίδας. Η χρήση ομογενών καταλυτών παίζει κρίσιμο ρόλο στην επιτάχυνση της αποσύνθεσης της υδραζίνης και συνεπώς στις ταχύτητες παραγωγής υδρογόνου και εκλεκτικότητας. Η σημασία της χρήσης ομογενών μονομεταλλικών καταλυτών και του αντιδραστήρα παρτίδας εξηγήθηκε επίσης σε αυτή την εργασία. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκε σύγκριση δεδομένων μέσω υπολογιστικής επικύρωσης ανάμεσα σε καταλύτες βάσει Rh και Ir που υποστηρίζονται σε αλουμίνα (Al2O3) και οξείδιο νικελίου και οξείδιο τιτανίου (NiO-TiO2) αντίστοιχα, με τα καλύτερα αποτελέσματα, τα οποία ήταν του ροδίου, να ελέγχονται περαιτέρω σε μια μελέτη 2D. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν υπολογιστικές δυναμικές ρευστών (CFD) προσομοιώσεις για να επιβεβαιωθούν σωστά οι πειραματικές προσομοιώσεις χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα του ροδίου. Οι CFDs πραγματοποιήθηκαν επίσης για να μελετηθεί η ομοιομορφία του συστήματος μέσω των διανομών ταχυτήτων και συγκεντρώσεων στον αντιδραστήρα. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτή η παραγωγή υδρογόνου, χρησιμοποιήθηκε το COMSOL Multiphysics 5.5, ένα λογισμικό προσομοίωσης μοντελοποίησης για πεπερασμένη ανάλυση στοιχείων, όπως μεταφορά θερμότητας, ροή ρευστών και μεταφορά μάζας, σε πειραματική μοντελοποίηση 0D και 2D. Αυτές οι υπολογιστικές προσομοιώσεις βοήθησαν στη διεξαγωγή των πειραματικών αποτελεσμάτων και στην καλύτερη κατανόηση της κινητικής αντίδρασης και παρείχαν χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με νέους τρόπους παραγωγής υδρογόνου και πιθανές εφαρμογές αυτού. | en_US |
dc.description.abstract | The main concern of the world and especially the scientific community is the emissions coming from the burning of fossil fuels to produce energy. Thus, greener energy methods should be developed like this work’s objective, the decomposition of hydrous hydrazine (HH) for emission-free hydrogen production. The HH stands out as a highly promising compound since it has a large hydrogen content and favorable decomposition kinetics. Since hydrogen faces a wide range of challenges, such as storage and transportation due to its different characteristics, more efficient ways were developed. It is preferable to produce H2 on-site by other chemicals such as HH. The H2 generation in this study was executed by using a commercial 0.5 wt% Rh/Al2O3 catalyst with optimized conditions in a batch reactor. The use of heterogeneous catalysts has a crucial role in the acceleration of the decomposition of HH and therefore to the rates of hydrogen generation and selectivity. The importance of using heterogeneous monometallic catalysts and the batch reactor was also explained in this work. Moreover, a data comparison throughout computational validation was conducted between Rh and Ir-based catalysts supported on alumina (Al2O3) and nickel oxide and titanium oxide (NiO-TiO2) respectively, with the best results, which were rhodium’s, being tested further in a 2D study. Furthermore, computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted to correctly validate the experimental simulations using the rhodium’s results. CFDs were also performed to study the uniformity of the system through the velocity and concentration distributions in the reactor. In order to achieve this hydrogen production, COMSOL Multiphysics 5.5, a modeling simulation software for finite element analysis, such as heat transfer, fluid flow, and mass transport, has been used in 0D and 2D experimental modeling. These computational simulations helped in the conduction of the experimental results and to a better understanding of the reaction kinetics and provided useful information about new ways of hydrogen generation and possible applications of it. | en_US |
dc.format | en_US | |
dc.language.iso | el | en_US |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Hydrogen | en_US |
dc.subject | hydrous hydrazine | en_US |
dc.subject | batch reactor | en_US |
dc.subject | heterogeneous catalyst | en_US |
dc.subject | CFD | en_US |
dc.title | Computational studies on batch reactors for hydrogen production via the decomposition hydrous hydrazine using heterogeneous catalysts | en_US |
dc.type | Bachelors Thesis | en_US |
dc.affiliation | Cyprus University of Technology | en_US |
dc.relation.dept | Department of Chemical Engineering | en_US |
dc.description.status | Completed | en_US |
cut.common.academicyear | 2023-2024 | en_US |
dc.relation.faculty | Faculty of Geotechnical Sciences and Environmental Management | en_US |
item.openairetype | bachelorThesis | - |
item.cerifentitytype | Publications | - |
item.languageiso639-1 | el | - |
item.fulltext | With Fulltext | - |
item.openairecristype | http://purl.org/coar/resource_type/c_46ec | - |
item.grantfulltext | open | - |
crisitem.author.dept | Department of Chemical Engineering | - |
crisitem.author.faculty | Faculty of Geotechnical Sciences and Environmental Management | - |
crisitem.author.orcid | 0000-0002-7763-9481 | - |
crisitem.author.parentorg | Faculty of Geotechnical Sciences and Environmental Management | - |
Appears in Collections: | Πτυχιακές Εργασίες/ Bachelor's Degree Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
BSC_AntonisProkopiou_2024_abstract.pdf | 194.09 kB | Adobe PDF | View/Open |
CORE Recommender
Page view(s)
41
Last Week
2
2
Last month
8
8
checked on Aug 30, 2024
Download(s)
40
checked on Aug 30, 2024
Google ScholarTM
Check
This item is licensed under a Creative Commons License