Adsorptiomoduulin kehitys ja valmistus energiatekniikan sovelluksia varten
Sippola, Eveliina (2016)
Sippola, Eveliina
2016
Materiaalitekniikan koulutusohjelma
Teknisten tieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-01-13
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201512181844
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201512181844
Tiivistelmä
Energiantarve kasvaa vuosittain, mikä ajaa luomaan uusia tai kehittämään vanhoja tekniikoita energian tuotantoon. Energiatuotantoa on pyritty kehittämään esimerkiksi uusien materiaalivalintojen kautta. Huokoista keraamia käytetään nykyään esimerkiksi ajoneuvojen katalysaattoreissa, joissa sorbenttimateriaalin tehtävä on puhdistaa haitallisia kaasuja kiinnittämälle kaasut katalysaattorin pintaan. Atomien ja molekyylien kiinnittymistä pintaan voidaan hyödyntää myös muulla tavalla ja samalla parantaa sovelluskohteiden hyötysuhdetta. Tämän työn tarkoituksena on suunnitella ja valmistaa polttotilan kaasuja adsorboiva huokoinen rakenne energiatekniikan sovelluksia varten.
Tässä työssä valmistettiin kaksi sorbenttirakennetta. Toisessa puristettiin zeoliittipellettejä yhtenäiseksi moduuliksi ja toisessa pinnoitettiin washcoating-menetelmällä huokoista zeoliittia kordieriitista valmistetun hunajakennon pinnalle. Puristetut kappaleet olivat hauraita eivätkä kappaleeseen puristetut granulit sintraantuneet kiinni toisiinsa matalissa lämpötiloissa. Oletettavasti puristettuihin kappaleisiin saatiin lisää pinta-alaa, mutta kaasujen liikkumiseen vaaditut virtauskanavat tukkeutuivat granuleista murtuneella massalla. Mikroskopiaa käyttämällä huomattiin, että hunajakennot onnistuttiin pinnoittamaan kauttaaltaan ja hunajakennoihin jäi pinnoituksenkin jälkeen selkeät virtauskanavat. Massanmuutoksista voidaan päätellä, että pinnoitteeseen tarttuneen zeoliitin määrä on pieni. Valmistukseen käytetyt materiaalit karakterisoitiin käyttäen mikroskopiaa, diffraktiomittauksia ja termisen analyysin menetelmiä. Eri karakterisointi menetelmien tuloksista voidaan todeta, että zeoliitti säilyttää kidemuotonsa ja huokoisen rakenteensa noin 700 °C:een asti riippumatta siitä onko zeoliitti jauheena tai osana pellettiä.
Karakterisointien mukaan zeoliittijauhe säilyy aktiivisena myös pinnoituskäsittelyn aikana, mutta todennäköisesti kalsinoituu hunajakennon pintaan liian tiukasti, mikä pienentää adsorptiokapasiteettia. Sorbenttirakenteet tullaan tekemään ominaispinta-alaltaan suuremmiksi seuraavien projektien aikana. Sorbentin adsorptiokapasiteetti ei ollut riittävä kaikkien energia sovelluksien kannalta.
Tässä työssä valmistettiin kaksi sorbenttirakennetta. Toisessa puristettiin zeoliittipellettejä yhtenäiseksi moduuliksi ja toisessa pinnoitettiin washcoating-menetelmällä huokoista zeoliittia kordieriitista valmistetun hunajakennon pinnalle. Puristetut kappaleet olivat hauraita eivätkä kappaleeseen puristetut granulit sintraantuneet kiinni toisiinsa matalissa lämpötiloissa. Oletettavasti puristettuihin kappaleisiin saatiin lisää pinta-alaa, mutta kaasujen liikkumiseen vaaditut virtauskanavat tukkeutuivat granuleista murtuneella massalla. Mikroskopiaa käyttämällä huomattiin, että hunajakennot onnistuttiin pinnoittamaan kauttaaltaan ja hunajakennoihin jäi pinnoituksenkin jälkeen selkeät virtauskanavat. Massanmuutoksista voidaan päätellä, että pinnoitteeseen tarttuneen zeoliitin määrä on pieni. Valmistukseen käytetyt materiaalit karakterisoitiin käyttäen mikroskopiaa, diffraktiomittauksia ja termisen analyysin menetelmiä. Eri karakterisointi menetelmien tuloksista voidaan todeta, että zeoliitti säilyttää kidemuotonsa ja huokoisen rakenteensa noin 700 °C:een asti riippumatta siitä onko zeoliitti jauheena tai osana pellettiä.
Karakterisointien mukaan zeoliittijauhe säilyy aktiivisena myös pinnoituskäsittelyn aikana, mutta todennäköisesti kalsinoituu hunajakennon pintaan liian tiukasti, mikä pienentää adsorptiokapasiteettia. Sorbenttirakenteet tullaan tekemään ominaispinta-alaltaan suuremmiksi seuraavien projektien aikana. Sorbentin adsorptiokapasiteetti ei ollut riittävä kaikkien energia sovelluksien kannalta.