Sodyum borhidrürden hidrojen eldesinde farklı destek malzemeleri ile sentezlenmiş metalik katalizörlerin kullanılması
Synthesis of metallic catalysts with various support materials for hydrogen generation from sodium borohydride
Yazar: ERTUĞRUL ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. FEZA GEYİKÇİ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
İnsan hayatında önemli bir yeri olan enerji, gelişmiş ülkelerde olduğu gibi gelişmekte olan ülkelerde de en önemli ihtiyaç haline gelmiş, bununla birlikte enerji üretimi ve tüketimi ülkelerin gelişmişlik düzeylerini belirleyen bir ölçüt olarak ortaya çıkmıştır. Vazgeçilemez hale gelen enerji ihtiyacı, nüfustaki artış ve teknolojik gelişmelere paralel olarak günden güne artmaktadır. Dünya enerji kaynaklarının büyük çoğunluğunu oluşturan fosil yakıt rezervlerinin giderek azalması, fiyatlarının sürekli artması, insan sağlığı ve çevre üzerindeki olumsuz etkilerinden dolayı bütün dünya ve özellikle de gelişmekte olan ülkelerde yenilenebilir enerji kaynakları konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Bu yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde hidrojen şüphesiz geleceğin yakıtı olarak kabul edilmektedir. Hidrojen gazı üretimi için birçok metot önerilmesine rağmen, çoğunlukla alkali metal hidrürlerin hidrolizi tercih edilmektedir. İçerdiği kütlece yüksek hidrojen yüzdesi (ağırlıkça %10,7) sebebiyle sodyum borhidrürün kullanımı oldukça yaygındır. Sulu çözelti ortamında uygun katalizörler kullanılarak sodyum borhidrürün içerdiği tüm hidrojen açığa çıkarılabilmekte ve bu reaksiyonlarda genellikle geçiş metal esaslı katalizörler tercih edilmektedir. Yapılan bu çalışmada yüksek kararlılık ve tekrar kullanılabilirlik özelliklerinden dolayı heterojen katalizör tercih edilerek, düşük maliyet ve doğada fazla miktarda bulunmasından dolayı da geçiş metallerinden biri olan nikel tercih edilmiştir. Katalizörlerin sentezlenmesinde kuru emdirme yöntemi ve hidrotermal yöntem kullanılmıştır. Sodyum borhidrürden hidrojen üretiminde yüzey alanını artırmak ve nikel parçacıklarının yığılmasını önlemek amacıyla kullanılan MS3A, MS5A, MS13X ve SBA 15 (sentez) destek malzemelerinin hidrojen üretim performansına etkisi incelenmiştir. Ayrıca metal, sodyum borhidrür ve destek malzemesi miktarıyla; sıcaklık ve NaOH miktarı etkisi gibi parametreler incelenmiştir. MS13XS, MS13XHO ve MS13XHS'nin özelliklerinin incelenmesi için azot adsorpsiyon/desorpsiyon izotermleri, XRD, SEM/EDS ve FT IR analizlerinden yararlanılmıştır.

Abstract:
Energy, which has an important place in human life, has become the most important need in developing countries as well as in developed countries. However, energy production and consumption have emerged as a criterion that determines the level of development of countries. This energy requirement, which has become indispensable, increases day by day in parallel with the increase in population and technological developments. The majority of the world's energy resources are fossil fuels. For the reasons such as the gradual decrease in fossil fuel reserves, the continuous increase in prices, and the negative effects on human health and the environment; There are studies on renewable energy sources in the whole world and especially in developing countries. Among these renewable energy sources, hydrogen is undoubtedly the fuel of the future. Although many methods are proposed for the generation of hydrogen gas, hydrolysis of alkali metal hydrides is often preferred. The use of sodium borohydride is quite common because of the high percentage of hydrogen (wt%10,7) it contains. By using suitable catalysts in the aqueous solution medium, all the hydrogen contained in the sodium borohydride can be released, and in these reactions transition metal based catalysts are generally preferred. In this study, because of its high stability and reusability properties, heterogeneous catalysts are preferred and nickel, which is one of the transition metals, is preferred because of its low cost and high amount of nature. The catalysts were synthesized by performing dry impregnation and hydrothermal methods. MS3A, MS5A, MS13X and SBA 15 (synthesis) support materials were used to increase the surface area and to prevent the agglomeration of nickel particles. And the effects of these MS3A, MS5A, MS13X and SBA 15 (synthesis) support materials on hydrogen production performance was investigated in hydrogen production from sodium borohydride. In addition, the amount of metal, sodium borohydride and support material; parameters such as temperature and the effect of NaOH amount were investigated. To examine the properties of MS13XS, MS13XHO and MS13XHS, Nitrogen adsorption/desorption isotherms, XRD, SEM/EDS and FT IR were used.