Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MERVE GÖRDESEL YILDIZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Özkan Murat Doğan
Eş Danışman: Duygu Uysal
Özet:
Bu tez çalışması kapsamında gliserinden elektrokimyasal yeniden yapılanma yöntemiyle hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir. Biyodizel yan ürünü olan gliserinden hidrojen üretimi biyo-rafineri prosesine entegrasyon nedeniyle umut verici bir konudur. Ayrıca atık yönetimi ve enerji tüketimi açısından gliserin elektrokimyasal yeniden yapılanması su elektrolizine iyi bir alternatif oluşturmaktadır. Çalışmada beş ayrı sistem üzerinde deneyler yürütülerek yapılan parametre çalışmalarıyla farklı çalışma koşulları altında sistemin performansı değerlendirilmiş ve gliserin elektro-oksidasyonu için en uygun çalışma koşulları belirlenmiştir. Basit elektroliz hücresinde gerçekleşen deneylerde farklı koşullarda altında potansiyel uygulamalarıyla sistemden alınan akım yoğunluğu değerleri kaydedilmiştir. Elde edilen akım yoğunluğu değerleri H2 oluşumuyla ilişkilendirilmiştir. Çalışmada gliserin konsantrasyonu 0,4 M ve elektrolit konsantrasyonu ise 0,04 M H2SO4 olarak belirlenmiştir. Basit elektroliz hücresi deneylerinden elde edilen sonuçlar ışığında Hoffman elektroliz hücresinde gaz ürünlerin nicel ve nitel analizi gerçekleştirilmiştir. Üç elektrotlu sistemde CV yöntemiyle çalışılarak voltametrik davranışlar kaydedilmiş ve gliserin elektrooksidasyonuna özgü pikler belirlenmiştir. Ayrıca Tafel eğrisi yardımıyla toplam reaksiyon hız ifadesi geliştirilmiştir. Basit elektroliz hücresindeki kısıtlar nedeniyle deneylere farklı türlerde çözelti besleme çeşitliliğine sahip ve membran ile anot katot bölmeleri birbirinden ayrılabilir iki bölmeli elektroliz hücresinde devam edilmiştir. Deneyler anlık potansiyel-akım yoğunluğu ölçümleri, uzun süreli performans testler ve GC gaz analizleri şeklinde yürütülmüştür. Çalışmanın bu aşamasında membran ve membrana uygulanan ön işlem etkisi belirlenmiştir. Çalışma koşulu olarak oda sıcaklığı ve 2 V sabit potansiyel uygulaması mevcut sistemde gliserin elektrokimyasal yeniden yapılandırılması için en uygun şart olarak belirlenmiştir. Yapılan AAS analizleri bu sonucu desteklemiştir. Uzun süreli performans deneylerine göre deney süresince ortamdaki gliserin harcanmasına bağlı olarak performans düşüşü görülmüştür. Yapılan FTIR analizi bu sonucu doğrulamıştır. Bu durumu iyileştirmek amaçlı sistem sürekli çözelti beslemeli hale getirilerek akım yoğunluğu değerlerinde %35 artış sağlanmıştır. İki bölmeli elektroliz hücresinde MET (membran elektrot takımı) kullanılamaması gibi kısıtlardan dolayı nihai deney sistemi olan kübik elektroliz hücresine geçilmiştir. Katot için 5,7 mg/cm2 %10 Pt/C (0,57 mg/cm2 Pt), anot için 5 mg/cm2 Zn yüklü MET ile nozzle tip bakır akım toplayıcı kullanılarak en yüksek akım yoğunluğu elde edilmiştir. Bu çalışma ile elde edilen sonuçlar, teknolojik gelişme ve endüstriyel entegrasyon açısından henüz emekleme aşamasında olan gliserin elektrokimyasal yeniden yapılanmasının gelişimine katkı sağlamıştır. Sistem iyileştirilmesi ve parametre çalışmalarıyla gliserin elektrokimyasal yeniden yapılanması için en uygun koşullar belirlenmiş ve hidrojen üretimi artırılmıştır.
| Anahtar Kelimeler : Hidrojen, Gliserin, Elektrokimyasal yeniden yapılandırma |