Kobalt ve nikel içerikli destekli katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve sodyum borhidrürden hidroliz tepkimesi ile hidrojen üretiminde kullanılması

SEDA HOŞGÜN

Kobalt ve nikel içerikli destekli katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve sodyum borhidrürden hidroliz tepkimesi ile hidrojen üretiminde kullanılması

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2018

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SEDA HOŞGÜN

Danışman: Mine Özdemir

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Kimyasal hidrojen depolama malzemelerinden sodyum borhidrür (NaBH4) %10,8 hidrojen içeriğiyle önemli depolama bileşiklerindendir. Bu çalışmada, sodyum borhidrürün hidroliz tepkimesinin hızının artırılması amacıyla desteksiz metal borür (Co-B) ve destekli metal borür (Ni-B / Sepiolit, Co-B / Sepiolit, Ni-B / Manyezit, Co-B / Manyezit, Co-Ni-B / Manyezit, Co-B / Al2O3, Co-B / Diaion CRB02) katalizörleri emdirme ve sodyum borhidrür ile indirgeme yöntemi ile sentezlenmiştir. Sentezlenen katalizörlerin karakterizasyonları yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında geliştirilen katalizörler sodyum borhidrürün hidroliz tepkimesinde kullanılarak aktiviteleri belirlenmiştir. Üretilen hidrojen hacmi, hidrojen üretim verimi ve hidrojen üretim hızına katalizör miktarı, sodyum borhidrür derişimi, sodyum hidroksit derişimi ve tepkime sıcaklığının etkisi araştırılmıştır. Sentezlenen tüm katalizörlerin tekrar kullanılabilirlikleri incelenmiştir. Deney sonuçlarında 50 °C'de %15 ağ. Co-B / Manyezit katalizörünün 29000 mL/dk gCo hidrojen üretim hızıyla en yüksek performans gösteren katalizör olduğu belirlenmiştir. Katalizörlerin tekrar kullanım özelliklerinin manyezit destekli katalizörlerde en yüksek, Diaion CRB02 destekli katalizörlerde en düşük olduğu görülmüştür. Son aşamada hidroliz tepkimesinin hız ifadelerini belirlemek için tepkime verileri sıfırıncı derece ve birinci derece kinetik modellere uygulanarak sentezlenen katalizörlerle yürütülen tepkimelerin NaBH4'e göre sıfırıncı derece kinetik modele uyumlu olduğu belirlenmiştir. En yüksek hidrojen üretim hızının elde edildiği %15 ağ. Co-B / Manyezit katalizörü ile yürütülen tepkimenin aktivasyon enerjisi 66,2 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Sentezlenen katalizörlerle üretilen hidrojenin PEM yakıt hücresinde kullanım testleri sonucunda %15 ağ. Co-B / Manyezit katalizörü ile en yüksek güç yoğunluğu 2,28 W, %15 ağ. 5Co-1Ni-B / Manyezit katalizörü ile 1,18 W olarak elde edilmiştir.