HEAL DSpace

Παρασκευή και χαρακτησισμός μεμβρανών ανοδικής αλούμινας για τον εμπλουτιμό αερίου σύνθεσης σε υδρογόνο

DSpace/Manakin Repository

Show simple item record

dc.contributor.advisor Ανδρουτσόπουλος, Γεώργιος el
dc.contributor.author Βαΐτση, Σοφία Θ. el
dc.contributor.author Vaitsi, Sofia Th. en
dc.date.accessioned 2011-10-04T09:31:43Z
dc.date.available 2011-10-04T09:31:43Z
dc.date.copyright 2011-09-29 -
dc.date.issued 2011-10-04
dc.date.submitted 2011-09-29 -
dc.identifier.uri https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/5074
dc.identifier.uri http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.474
dc.description 243 σ. el
dc.description.abstract Στόχος της διατριβής είναι η παρασκευή μεσο-μικρο πορωδών μεμβρανών στην παράπλευρη επιφάνεια αυλών αλουμινίου, ο χαρακτηρισμός της δομής τους και η ανάπτυξη μεθόδου συνολικής αξιολόγησης της αποτελεσματικότητας διαχωρισμού μιγμάτων αερίων. Στα βασικά παρασκευαστικά στάδια περιλαμβάνονται η ανοδίωση, η χημική και η υδροθερμική κατεργασία αυλών αλουμινίου. Έγιναν μετρήσεις διαπερατότητας απλών αερίων και αποτελεσματικότητας διαχωρισμού δυαδικών μιγμάτων αερίων σε διάταξη τύπου Wicke-Kallenbach. Ο προσδιορισμός της πορώδους δομής περιλαμβάνει μετρήσεις ρόφησης αζώτου και λήψη ηλεκτρονικών φωτογραφιών σάρωσης. Η εφαρμογή ταυτόχρονης εσωτερικής και εξωτερικής ανοδίωσης έχει στόχο την αποφυγή της χημικής κατεργασίας για διάνοιξη διαμπερών πόρων. Αυτό επιτεύχθηκε αλλά η μέθοδος παρουσίασε μικρή επαναληψιμότητα. Με την εφαρμογή χημικής κατεργασίας οι μεμβράνες κατέστησαν διαπεατές στα αέρια, αλλά αλλοιώνονται τα χαρακτηριστικά της ΚΟΠ. Η εφαρμογή υδροθερμικής κατεργασίας οδήγησε σε κλείσιμο της μεγάλων πόρων και στη δημιουργία ή στην εμφάνιση μικροπόρων ή στενών μεσοπόρων. Από τη μελέτη της επίδρασης των συνθηκών ανοδίωσης προέκυψε ότι όσο πιο ήπιες οι συνθήκες ανοδίωσης, μικρότερη πυκνότητα ρεύματος και συγκέντρωση ηλεκτρολύτη, τόσο μικρότερη και η επίδραση της ιξώδους ροής στη συνολική ροή αερίων. Συμπερασματικά, τα πειράματα διαπερατότητας απλών αερίων μέσω μεμβρανών ανοδικής αλούμινας πιστοποίησαν ότι η διάχυση κατά Knudsen είναι ο κύριος μηχανισμός μεταφοράς μάζας. Η εκλεκτικότητα διαχωρισμού του υδρογόνου για τις μεμβράνες που εξετάστηκαν προσεγγίζει τη μέγιστη αναμενόμενη τιμή κατά Knudsen σε ποσοστό 50-100%. Σε πειράματα διαχωρισμού δυαδικών μιγμάτων Η2Χ και σε διαδοχικούς κύκλους διαχωρισμού, στις αντίστοιχες μεμβράνες, παρατηρήθηκε αύξηση της κλασματικής εκλεκτικότητας διαχωρισμού του υδρογόνου από 0.50 σε 0.70 (Α κύκλος), από 0.70 σε 0.80 (Β κύκλος) και από 0.80 σε 0.87 (Γ κύκλος), αν και ο βαθμός ανάκτησης του αερίου στο διελθόν ρεύμα σε ‘δομική μονάδα’ διαχωρισμού παραμένει χαμηλός. Η βελτιστοποίηση του βαθμού ανάκτησης με ταυτόχρονη πιστοποίηση της υψηλής εκλεκτικότητας απαιτεί την ανάπτυξη εγκατάστασης πολλαπλών δομικών μονάδων διαχωρισμού el
dc.description.abstract The scope of the Doctoral Thesis is the fabrication of meso- and micro-porous anodic alumina membranes at the side cylindrical surface of thin-walled Aluminum tubes, the physicochemical characterization of membrane structure and the development of a practical tool of an overall evaluation of gas separation effectiveness. The main stages of membrane preparation procedure are: anodization, chemical and hydrothermal treatment of aluminum tubes. Single-gas permeance and binary gas mixtures selectivity measurements are conducted in a Wicke-Kallenbach device. The porous structure characterization includes Nitrogen Adsorption measurements and Scanning Electron Microscopy images. The aim of simultaneous internal and external anodization is to construct through-hole pore morphology by overcoming chemical treatment. Some trials have been successful but the reproduction of this kind of membranes presents some difficulty. The application of chemical treatment (ChT) created membranes permeable to gases and caused a severe change of the PSD. Hydrothermal treatment (HT) causes the closure of wide pores and the re-appearance of narrow mesopores and micropores. Furthermore, prolonged HT results in pore merging and creation of new porosity. The effects of anodizing conditions were also studied. In general, the milder the anodizing conditions (lower current density and electrolyte concentration), the smaller the contribution of viscous flow in total gas flow. In conclusion, pure gas permeation measurements on anodic alumina membranes indicated that the Knudsen flow regime is the dominant mass transfer mechanism. Hydrogen permselectivities on all examined membranes, approach the maximum expected Knudsen value by 50-100%. In the case of binary gas mixtures and in successive separation cycles, it was observed that hydrogen permselectivity, using the same membranes, increases from 0.50 to 0.70 (A cycle), 0.70 to 0.80 (B cycle) and 0.80 to 0.90 (C cycle). However hydrogen recovery in the permeate gas stream on the single membrane module system is quite low. The optimization of desired gas recovery can be realized by developing multi module membrane systems. en
dc.description.statementofresponsibility Σοφία Θ. Βαΐτση el
dc.language.iso el en
dc.rights ETDFree-policy.xml en
dc.subject Πορώδεις μεμβράνες el
dc.subject Ανοδική αλούμινα el
dc.subject Συνθήκες ανοδίωσης el
dc.subject Εκλεκτικότητα διαχωρισμού el
dc.subject Διάχυση κατά Knudsen el
dc.subject Παράγοντας διαχωρισμού el
dc.subject Ανάκτηση αερίου el
dc.subject Porous membranes en
dc.subject Anodic alumina en
dc.subject Anodizing conditions en
dc.subject Selectivity en
dc.subject Knudsen diffusion en
dc.subject Separation factor en
dc.subject Gas recovery en
dc.title Παρασκευή και χαρακτησισμός μεμβρανών ανοδικής αλούμινας για τον εμπλουτιμό αερίου σύνθεσης σε υδρογόνο el
dc.title.alternative Preparation and characterization of anodic alumina membranes for the enhancement of hydrogen content of syngas en
dc.type doctoralThesis el (en)
dc.date.accepted 2011-03-31 -
dc.date.modified 2011-09-29 -
dc.contributor.advisorcommitteemember Φιλιππόπουλος, Κωνσταντίνος el
dc.contributor.advisorcommitteemember Παπαγιαννάκος, Νικόλαος el
dc.contributor.committeemember Ανδρουτσόπουλος, Γεώργιος el
dc.contributor.committeemember Φιλιππόπουλος, Κωνσταντίνος el
dc.contributor.committeemember Παπαγιαννάκος, Νικόλαος el
dc.contributor.committeemember Λόης, Ευριπίδης el
dc.contributor.committeemember Γρηγοροπούλου, Ελένη el
dc.contributor.committeemember Κοκόσης Αντώνιος el
dc.contributor.committeemember Μπουντουβής, Αντρέας el
dc.contributor.department Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Ανάλυσης, Σχεδιασμού και Ανάπτυξης Διεργασιών και Συστημάτων. Εργαστήριο Τεχνικής Χημικών Διεργασιών el
dc.date.recordmanipulation.recordcreated 2011-10-04 -
dc.date.recordmanipulation.recordmodified 2011-10-04 -


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record