Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Özgü YÖRÜK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Özkan Murat Doğan
Eş Danışman: Duygu Uysal
Özet:
Tez çalışmasında %100 saf hidrojen elde edilebilmesi açısından en güvenilir ve en iyi bilinen yöntem olan elektrolize, ulusal kaynağımız olan kömür entegre edilerek, yenilikçi bir yöntem olan kömür elektroliziyle hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda öncelikle literatürde benzer süreçlerde eksikliği fark edilen kömürün yapısındaki farklı fonksiyonel grupların hidrojen üretimine etkisini incelemek amacıyla farklı kömür/karbon içerikli kaynaklar ile çalışılmıştır. Çalışmada üç farklı elektroliz sistemi ile farklı parametreler üzerine çalışılmış, hidrojen üretimi için en uygun şartlar belirlenmiştir. İlk olarak fonksiyonel grup yapılarına göre seçilen hammaddeler ile iki elektrotlu elektroliz hücresinde, elektroliz davranışlarını incelemek ve uygun elektroliz ortamını belirlemek amacıyla parametre çalışmaları yürütülmüştür. İki elektrotlu elektroliz hücresi ile hidrojen oluşumu gözleme dayalı olarak incelenmiş, farklı çalışma koşullarındaki akım yoğunluğu değerleri kaydedilmiştir. Sıcaklık, karıştırma hızı, kömür partikül boyutu, elektrolit tipi, katalitik etkili katkı maddeleri, elektrot tipi gibi farklı parametrelerin hidrojen oluşumuna ve akım yoğunluğuna etkisi incelenmiştir. İki elektrotlu hücrede en yüksek akım yoğunluklarının elde edildiği koşullar, katalitik etkili Fe+2/+3 iyonu eklentisi varlığında, 480 rpm karıştırma hızında, 0,25 mm’den küçük partikül boyutunda, aktifleştirme ön işlemi uygulanmış Zn/Zn elektrot çifti varlığında, 0,04 M H2SO4 ortamında, 0,03 g•mL-1 kömür konsantrasyonunda ve 50oC sıcaklıkta, hücre içi dirençlerin minimize edilebildiği 3 cm ve daha yakın elektrot mesafelerinde elde edilmiştir. İki elektrotlu hücre deneyleri sonrasında farklı kömür/karbon içerikli maddelerin farklı bir sistemde elektroliz davranışlarını incelemek, gaz ürünlerin analizlerini gerçekleştimek ve membran-elektrot takımı (MET) kullanımını içeren kübik hücre çalışmalarına yönelik uygun elektroliz ortamını belirlemek amacıyla iki bölmeli elektroliz hücresinde Nafion XL membran ile deneyler gerçekleştirilmiştir. Çan linyiti, Tunçbilek linyiti ve leonardit ile gerçekleştirilen deneylerde en yüksek akım yoğunluğu değerlerine Tunçbilek linyiti ile ulaşılmıştır. Gerçekleştirilen gaz ürün analizlerinde katot bölmesinden %100 saf H2 elde edildiği görülmüştür. Kübik elektroliz hücresi ile yapılan çalışmalarda anotta 0,5 mg Zn/cm2 katotta 0,5 mg Pt/cm2 olacak şekilde hazırlanan MET ile en yüksek akım yoğunluğu değerlerine V5+/3+ katalitik etkili katkı malzemesi varlığında, daire tipi akım toplayıcı ile Tunçbilek linyitinde ulaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler : Hidrojen, elektroliz, kömür