Akademik Veri Yönetim Sistemi
BOREN, Ulusal Bor Araştırma Enstitüsü Projesi, 2011 - 2013
Alternatif temiz enerji kaynaklarının başında gelen hidrojenle ilgili önemli sorunlardan biri
uygun hidrojen depolama malzemesinin geliştirilmesi ve pratikteki kullanımının
sağlanabilmesidir. Borlu bileşiklerden amonyum boranın (AB) yüksek hidrojen depolayabilme
özelliği nedeni ile çok iyi bir kimyasal hidrojen depolama materyali olduğu görülmüştür.
AB sentezi ve AB’den hidrojen üretim metotlarının incelendiği projenin ilk aşamasında,
amonyum boranın sentezi THF ortamında NaBH4 ve NH4SO2
’
nin reaksiyonuyla
gerçekleştirilmiştir. Sentez çalışmalarında AB’ye dönüşüm üzerine sıcaklığın etkisi,
çözücünün etkisi ve reaktif maddelerin etkisi incelenmiştir. Parametrik deneyler sonucunda,
sentez sıcaklığı 25o
C’den 50o
C’ye çıktığında ürün dönüşüm verimi %95.3’ten %98.2’ye
arttırdığı, reaksiyon süresinin 2 saate kadar azaldığı ve ürün saflık değerinin %100’e kadar
çıkarılabildiği tespit edilmiştir. THF çözücü miktarı azaldıkça dönüşümün azaldığı ve reaktif
madde miktarlarının artmasının stokiyometrik miktarlarla kıyaslandığında ürün dönüşümünü
arttırdığını ancak reaksiyonda sınırlayıcı bileşenin NaBH4 olduğu belirlenmiştir. FTIR, XRD
ve B11 NMR analizlerinden AB’nin saflık mertebesine sentezlenebildiği test edilmiştir.
İkinci aşamasında ise makro yapıda stiren divinilbenzen (SDVB) kopolimer destek maddesi
sentezi ile üretim koşulları belirlenmiştir. Sentezde divinilbenzen (DVB) oranı ve dağıtıcı
miktarının yüzey alanı üzerinde önemli etkisinin olduğu belirlenmiştir. Oluşturulan
süspansiyon sisteminde DVB/Stiren oranı 9 yapıldığında SDVB’nin yüzey alanı 218 m2
/g’a
kadar artırılmıştır. Üretilen SDVB destek malzemesine %1Pt, %1-2Ru, %1-5Co aktif
metalleri emdirme tekniği ile kaplanarak katalizörler hazırlanmış ve bunlar üzerinde AB’nin
dehidrojenasyon reaksiyonları yapılmıştır. Ayrıca aynı aktif maddeleri içeren alumina (Al2O3)
destek maddeli katalizörler de hazırlanmıştır. AB’nin SDVB ve Al2O3 destekli katalizörlerde
yapılan sıvı faz dehidrojenasyonunda 20o
C-50o
C arasında dört farlı sıcaklıklarda deneyler
yapılmıştır. Bu deneylerde Al2O3 destekli katalizörlerin SDVB’den daha yüksek H2 üretim
verimliliğine sahip olduğu ve her katalizörde sıcaklıkla üretim veriminin arttığı ve buna
paralel olarak reaksiyonun tamamlanma süresinin 22 saniyeye kadar düşmüş olduğu tespit edilmişdir (%87,5 üretim verimi; %1Pt/Al2O3 ve 50o
C’de). Proje amaçlarından olan Co aktif
maddeli SDVB destekli katalizörde aktivitenin arttığı ve %75,4 verime ulaşıldığı görülmüştür.
Ru/SDVB aktif maddeli katalizörde ise katalizör oranı arttığında %95’in üzerine çıkıldığı
gözlenmiştir. Ayrıca SDVB destekli katalizörlerde AB’nin dehidrojenasyon kinetiği
incelenmiş ve reaksiyonun üç katalizörlü sistemde de birinci mertebe tersinmez kinetikle
gerçekleştiği belirlenmiştir. Bu kinetiğe göre reaksiyon hız sabitleri ve aktivasyon enerjileri de
belirlenmiştir. Katı fazda AB-SDVB tabletleriyle yapılan çalışmalarda katalizörün sıvı faz
Lewis asit tipinde kullanılmasının uygun olduğu ancak verimin Co için %58 mertebesinde
gerçekleştiği belirlenmiştir.