Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2012
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Murat Bilen
Danışman: METİN GÜRÜ
Özet:Günümüzde gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerin en önemli gereksinimi enerjidir. Fosil enerji kaynaklarının sonlu olması yüzünden temiz enerji kaynakları arayışı kaçınılmazdır. Bu sebeple hidrojen gelecekte dikkate alınması gereken en önemli ve kayda değer bir enerji kaynağıdır. Hidrojenin üretimi konusunda sorun yaşanmazken, depolanması alanında bazı sorunlar varlığını sürdürmektedir. Hidrojenin depolanmasında kimyasal bileşikler arasında metal borhidrürler büyük öneme sahiptir. Bu araştırmada mekanokimyasal yöntemle daha önce literatürde denenmemiş NaCl, KCl, KBO2, LiBO2 ve B2O3 yüksek enerji çarpımlı reaktörde MgH2 ile reaksiyona sokularak yüksek sıcaklık ve basınç olmadan inert (Ar) atmosfer altında metal bor hidrürler (MBH4) sentezlendi. Katı faz reaksiyonu ile 300, 600, 800 ve 1000 dakika reaksiyon sürelerinde ve farklı stokiyometrik MgH2/tuz bileşikleri 0,65; 1; 1,3; oranlarında reaksiyon gerçekleştirildi. Elde edilen karışımların saflaştırılmasında çözücü olarak etilendiamin kullanıldı. Saflaştırılan MBH4 ve yan ürünler FT-IR ve XRD analizleri ile karakterize edilerek saf NaBH4, KBH4 ve LiBH4 üretimi gerçekleştirildi. Daha sonra NaBH4'den hidrojen geri kazanımı için daha önce literatürde denenmemiş olan aktif merkezi CoI2 olan aktif karbon destekli katalizörler geliştirildi. Dehidrojenasyon işleminde % 20, % 30, % 40 ve % 45 CoI2 içerikli katalizörlerin H2 çıkış hızları ve dayanımları belirlendi. Katalizörlerin yüzey özelliklerinin ve elementel içeriklerinin belirlenmesi için SEM-EDS ve BET analizleri yapıldı. Ayrıca dehidrojenasyon için geliştirilen % 20, % 30 ve % 40 CoI2 içeren katalizörlerin fiziksel dayanımları ve çevrim sayıları tespit edildi. % 20 CoI2 28 deneme sonra deaktive oldu. % 30 CoI2 ve % 40 CoI2 katalizörleri aktivasyonu devam ederken analizler için 300 deneme sonunda çalışmalar sonlandırıldı. % 45 CoI2 katalizörü ise çalışmaların ilk başında bazik çözelti içinde çatlayarak dağılma gösterdiği için çalışmalar gerçekleştrilmedi. H2 çıkış hızı en yüksek % 40 CoI2 katalizöründe gerçekleştiği tespit edildi. % 40 CoI2 içeren katalizör ile NaBH4, KBH4 ve LiBH4'e ait 20-70 °C aralığında 8 farklı sıcaklıkta kinetik özellikleri incelenerek aktivasyon enerjileri hesaplandı. 20-70 °C aralığında, % 40 CoI2 içeren katalizörle yapılan kinetik çalışmaları sonucunda; CoI2 ile yapılan dehidrojenasyon çalışmaları NaBH4 için literatürle benzerlik göztererek hidrojen çıkış hızı 111-917 ml/dakika.g(katalizör), KBH4 için 40,7-754,3 ml/dakika.g(katalizör), LiBH4 için 12,7-653,9 ml/dakika.g(katalizör), hızları tayin edildi. Çalışmalarda NaBH4 için 20-70 °C aralığında 0. derece reaksiyon derecesi ve literatürde 50 kJ/mol makul sayılan aktivasyon enerjisinden daha düşük oranda 36,63 kJ/mol aktivasyon enerjisi elde edildi. Yine KBH4 ve LiBH4 için de düşük aktivasyon enerjileri elde edilmiştir. KBH4 düşük sıcaklıklarda 0. derece reaksiyon 25,46 kJ/mol, yüksek sıcaklık için 1. derece ve 49,13 kJ/mol aktivasyon enerjisi hesaplandı. LiBH4 için sıfırıncı derece reaksiyon 53,16kJ/mol aktivasyon enerjisi tespit edildi.