عنوان پایان‌نامه
اکسیداسیون دوده موتور دیزلی به روش پلاسمای سرد- نانو کاتالیست
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - طراحی فرآیندها
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1428.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62657
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۹۲
- دانشجو
- هادی رنجی بوراچالو
- استاد راهنما
- عباسعلی خدادادی, یداله مرتضوی
- چکیده
- در این پژوهش اکسیداسیون دوده تحت شرایط پلاسمای سرد- نانو کاتالیستی مورد بررسی قرار گرفت. پس از انتخاب پارامتر¬های مناسب پلاسمای تخلیه الکتریکی هاله بهینه ایجاد گردید. چهار توان 9/3، 7/5، 7/6 و 4/7 وات به عنوان متغیر توان و چهار متغییر دمای oC180، oC230، oC290 و oC350 برای انجام آزمایش انتخاب گردید. نتایج حاصل از اکسیداسیون دوده در حضور پلاسما نشان داد که دو گاز CO و CO2 ابتدا به شدت تولید شده سپس به سرعت ثابتی رسیده و در نهایت با تمام شدن دوده نزول کرده و به صفر می¬رسند. با افزایش دما و همچنین افزایش توان این زمان اکسیداسیون کاهش می¬یابد. در این شرایط میزان بازده انرژی در بازه-ی g/kWh 72/0- 35/5 بدست آمده است. سپس حضور سه کاتالیست CoOx، MnOx و FeOx در میزان اکسیداسیون دوده تحت شرایط پلاسمای سرد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج XRD نشان می¬دهد که این سه کاتالیست به ترتیب به صورت فازهای Co3O4، Mn3O4 و Fe2O3 سنتز شده¬اند. آنالیز BET سطح بدست آمده برای کاتالیست Fe2O3 را m2/g 138 گزارش نمود، که این سطح 5/2 برابر سطح Co3O4 و 6 برابر سطح Mn3O4 می¬باشد. با بررسی نوع تماس بین دوده و کاتالیست مشاهده شد که در حالت مخلوط کاتالیستی به دلیل سطح تماس بالای بین این دو ترکیب میزان بازده انرژی و گزینش¬پذیری به شدت افزایش می¬یابد. با تکرار آزمایش¬های تخلیه الکتریکی هاله در حضور کاتالیست مشاهده شد که کاتالیست Fe2O3 در تمامی دماها بازده انرژی بالاتری نسبت به سایر کاتالیست¬ها دارد. همچنین کاتالیست Co3O4 بازده انرژی بالاتری نسبت به کاتالیست Mn3O4 از خود نشان می¬دهد. با بررسی گزینش¬پذیری گاز CO2 برای این سه کاتالیست مشاهده می¬شود که دو کاتالیست Fe2O3 و Co3O4 گزینش¬پزیری بالاتری نسبت به کاتالیست Mn3O4 دارند. اما هر سه کاتالیست گزینش¬پذیری گاز CO2 را نسبت به حالت بدون کاتالیست به میزان قابل توجهی بالا برده¬اند. بیشترین بازده انرژی و گزینش¬پذیری مشاهده شده مربوط به کاتالیست Fe2O3 در دمای oC350 و توان 4/7 وات به ترتیب با مقادیر g/kWh 7/7 و %94 می¬باشد. در بررسی اثر گاز NOx بر روی میزان اکسیداسیون دوده، این میزان در همه¬ی این شرایط بهبود یافت. اما این میزان بهبود یافته برای کاتالیست Co3O4 بهتر از سایر موارد بود.
- Abstract
- Soot oxidation by cold plasma in presence of nano catalyst was investigated in this study. Corona discharge plasma was optimized by selecting the proper parameters. Four powers of 3.9, 5.7, 6.7 and 7.4 W and four temperatures of 180, 230, 290 and 3500C were selected as the plasma powers and the reaction temperatures for experiments. The results of soot oxidation by plasma show that CO and CO2 are produced abruptly at first and then it reaches a constant rate. Finally, it decreases and becomes zero when soot is removed completely. The time of oxidation decreases by increasing temperature and power. Energy efficiency was calculated in the range of 0.72-5.35 g/KWh. The effects of CoOx, MnOx and FeOx as catalysts in soot oxidation by cold plasma were also investigated. The results of XRD show that these catalysts were synthesized in the form of Co3O4, Mn3O4 and Fe2O3, phases respectively. The specific BET surface area of Fe2O3 was measured to be 138 m2/g by BET analysis which was 2.5 times and 6 times larger than the surface area of Co3O4 and Mn3O4, respectively. The results show that tight contact between soot and the catalysts promotes energy efficiency and selectivity. The results also revealed that Fe2O3 has greater energy efficiency than other catalysts at all reaction temperatures. Also, Co3O4 has greater energy efficiency than Mn3O4 at all reaction temperatures. The study of selectivity of CO2 in presence of the three catalysts shows that Co3O4 and Fe2O3 have higher selectivity than Mn3O4. However, all the three catalysts increase selectivity of CO2 greatly comparing with the absence of catalyst. The maximum of energy efficiency and selectivity of CO2 are observed for Fe2O3 at temperature of 3500C and power of 7.4 W. The soot oxidation increases in the presence of NOx in all conditions. However, Co3O4 increases soot oxidation more than other catalysts.
