Magnezyum varlığında susuz boraksın yüksek sıcaklık ve basınçta hidrojenlenmesiyle sodyum borhidrür üretimi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: İLKNUR KAYACAN
Danışman: ÖZKAN MURAT DOĞAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Gelişmekte olan hidrojen depolama ve üretim teknolojisinde borhidrürlü bileşiklerin alternatif bir hidrojen kaynağı olarak kullanılması, özellikle de doğrudan borhidrürlü yakıt hücrelerinde (DBFC) kullanımı konusundaki çalışmalar ve araştırmalar yoğun olarak devam etmektedir. Borhidrür bileşikleri yüksek hidrojen içeriği olan bileşiklerdir. Hidrojen enerjisi teknolojisinde ve yakıt hücrelerinde borhidrürün yaygın olarak kullanımını arttırabilmek için uygun ve daha ekonomik yöntemlerle borhidrür üretimi şarttır. Bu kapsamda borhidrürlü bileşiklerin sentez çalışmaları önem kazanmaktadır. Türkiye bor rezervleri açısından dünyada birinci sırada olup dünya bor rezervlerinin % 72'sine sahip durumdadır.Bor rezervlerimizden uygun olan bor kaynaklarının kullanımıyla, sodyum borhidrür (NaBH4) üretimi bu çalışmanın amacını oluşturmaktadır. İlk aşamada bor kaynağı olarak susuz borik asit (B2O3) bilyeli öğütücüde CaH2 ve Na2CO3 ile mekanik alaşımlama işlemine tabi tutularak bir takım ön deneyler gerçekleştirilmiş ve çalışma koşulları belirlenmiştir. Daha sonra bilyeli öğütücüde yapılan ön deneyler ışığında yüksek basınç ve sıcaklıkta, hidrojen gazı varlığında NaBH4 üretimi gerçekleştirilebilmesi amacıyla yeni bir reaktör sistemi tasarlanmıştır. Bu reaktör sisteminde susuz boraks (Na2B4O7), magnezyum (Mg) ve hidrojen gazı varlığında NaBH4 üretimi gerçekleştirilmiştir. Hidrojen gazının reaktöre farklı sıcaklıklarda verilmesi, basamaklı ısıtma yapılması, stokiyometrik ve fazla reaktanların kullanılması, sodyum kaynağı olarak kullanılabilecek kimyasalların (Na2CO3, NaOH, Na2O, Na2O2) ve ortamda katalitik etki yaratabilecek Al eklenmesinin NaBH4 üretim verimine etkisi araştırılmıştır.Amonyak çözeltisi kullanılarak NaBH4 saflaştırılmıştır ve MgO ile diğer yan ürünler filtrasyon işlemi ile çözeltiden ayrılmıştır. Daha sonra çözeltideki amonyak buharlaştırılarak katı NaBH4 elde edilmiştir. Ürün içerisindeki NaBH4 miktarı iyodometrik, UV-spektrofotometrik ve voltametrik yöntem olmak üzere 3 farklı yöntem ile gerçekleştirilmiştir. Çalışılan bu yöntemler arasında süreli yayınlarda da en yaygın olarak görülen iyodometrik analiz yöntemi ile NaBH4 verimi hesaplanmıştır. Elde edilen ürünlerin karakterizasyonu için FTIR ve XRD teknikleri kullanılmıştır.En yüksek verim stokiyometrik miktarda susuz boraks ve % 200 fazla Mg kullanılarak 25 bar basıncındaki hidrojen gazının reaktöre 400oC'de verilmesiyle, 550oC'de 4 saat süren tepkime sonucu % 93 olarak elde edilmiştir.