Sodyum borhidrürün hidrolizinden hidrojen üretimi için tarımsal atıklardan katalizör sentezi
Catalyst synthesis from agricultural wastes for hydrogen generation from hydrolysis of sodium
Yazar: PETEK BADEM BECEREN
Danışman: PROF. DR. MİNE ÖZDEMİR
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Hidrojen; doğal gaz, petrol ve kömür gibi fosil yakıtların hem giderek azalması hem de çevreye vermiş oldukları zararlı emisyon gazları nedeniyle fosil yakıtlara alternatif çevre dostu temiz bir enerji kaynağıdır. Sodyum borhidrür yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip önemli bir kimyasal hidrürdür. Hidrojen üretmek amacıyla sodyum borhidrürün hidroliz tepkimesini hızlandırmak için bir katalizöre gereksinim vardır. Bu çalışmada, emdirme ve arkasından sodyum borhidrür ile indirgeme ile mısır atık destekli CoB katalizörü, emdirme ve kalsinasyon yöntemleri kullanılarak mısır atık destekli CoO katalizörü sentezlendi. Ayrıca mısır atıkları fosforik asit, çinko klorür, asetik asit ve sülfürik asit kimyasalları ile aktive edildikten ve fırında yanma işleminden sonra metalsiz katalizör olarak da hazırlandı. Sentezlenen katalizörler XRD, ICP-MS, FTIR, SEM/EDS, BET ve XPS analiz yöntemleri ile karakterize edildi. Sodyum borhidrürün hidroliz tepkimesinde sentezlenen katalizörler kullanılarak, bu katalizörlerin hidrojen üretim hızına etkileri araştırıldı. Katalizör hazırlama koşullarının, NaOH derişiminin, katalizör miktarının, NaBH4 derişiminin ve tepkime sıcaklığının hidrojen üretim hızı üzerindeki etkileri incelendi. Ayrıca hidroliz tepkimesinin kinetiği ve sentezlenen katalizörlerin tekrar kullanılabilirliği araştırıldı.

Abstract:
Hydrogen is an environmentally friendly clean energy source, which is an alternative to fossil fuels, due to both the gradual decrease of fossil fuels sources such as natural gas, oil and coal, and the harmful emission gases they release to the atmosphere. Sodium borohydride is an important chemical hydride with high hydrogen storage capacity. A catalyst is needed to accelerate the hydrolysis reaction of sodium borohydride to produce hydrogen. In this study, the corn waste supported CoB catalyst was synthesized by impregnation and then reduction with sodium borohydride, and the corn waste supported CoO catalyst was synthesized by impregnation and calcination methods. It was also prepared as a metal-free catalyst after the corn waste was activated with phosphoric acid, zinc chloride, acetic acid and sulfuric acid chemicals and burned in the furnace. The synthesized catalysts were characterized by XRD, ICP-MS, BET, SEM/EDS, FTIR and XPS analysis methods. The activities of the synthesized catalysts were tested for the hydrolysis reaction of sodium borohydride and the effects of these catalysts on the hydrogen production rate were investigated. The effects of catalyst preparation conditions, NaOH concentration, catalyst amount, the effects of reaction temperature and NaBH4 concentration on hydrogen production rate were examined. In addition, the kinetics of the hydrolysis reaction and the reusability of the synthesized catalysts were investigated.