Biyohidrojen üretimi ve yakıt hücrelerinde kullanılması
Biohydrogen production and usage in fuel cells
Yazar: SUPHİ Ş. ÖNCEL
Danışman: PROF. DR. FAZİLET VARDAR SUKAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu çalışmada Chlamydomonas reinhardtii CC124, model organizma olarak kullanılarak foto-biyohidrojen üretimi incelenmiştir. Üretimler farklı tip fotobiyoreaktörlerde kesikli ve yarı sürekli olarak gerçekleştirilmiş farklı üretim parametreleri ve üretim üzerinde yarattıkları etkileri belirlenmiş, üretim sürecinde üretilen hidrojenin miktarı takip edilmiş ve gazın içeriği analiz edilmiştir. Ayrıca organizmanın fotosentetik aktivitesi ölçülmüş, pigment üretim takibi ve mikroskop altında gözlemleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan yakıt hücresi çalışmalarında ise yakıt hücresinde oluşan gerilim ve akım değişimleri gözlenmiştir.Panel tip fotobiyoreaktörlerde kesikli üretim esasına göre sürekli aydınlatma sağlanarak, farklı ışık şiddetlerinin hidrojen üretimine etkileri incelenmiştir. Elde edilen veriler doğrultusunda ışık şiddetinin hidrojen üretimine doğrudan etkisi belirlenmiştir. Hidrojen üretimi bakımından en iyi sonuç veren ışık şiddeti seçilerek sürekli aydınlatma yerine farklı aydınlık/karanlık ışık döngüleri çalışmaları yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda sürekli aydınlatmayla karşılaştırıldığında kültüre uygulanan aydınlık/karanlık döngülerin hidrojen üretimine olumsuz etkileri gözlenmiştir.Karıştırmalı tank fotobiyoreaktörlerinde ise üretim hacmi arttırılarak hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir. Kesikli üretimlerden sağlanan veriler ışığında sürekli aydınlatma sağlanarak yarı sürekli üretimler gerçekleştirilmiş ve kesikli üretim yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Yarı sürekli üretim sürecinin kesikli üretime göre hidrojen üretimi bakımından daha verimli olduğu belirlenmiştir.Hidrojen üretimi çalışmalarının devamı olarak, üretilen hidrojenin yakıt hücrelerinde kullanım potansiyeli incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda yakıt hücresinin, Chlamydomonas reinhardtii CC124 kültürleriyle hidrojen üretim sürecinin takip edilmesinde etkili olduğu belirlenmiştir. Ayrıca üretilen hidrojenin doğrudan yakıt hücresinde kullanımıyla elektrik üretimi gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In this work photo-biohydrogen production was investigated using Chlamydomonas reinhardtii CC124 as a model organism. Different types of photobioreactors were tested in order to produce hydrogen in batch and semi-continuous regimes. The effect of various parameters and their effects on the production were monitored.During the studies hydrogen production was monitored and gas content was analyzed. Photosynthetic activity of the culture was also monitored during the process addition to pigment analysis and the microscopic observations of the cells.The effect of different light intensities on hydrogen production was investigated in the panel type photobioreactors, using batch cultivation methods. Continuous illumination with increasing light intensity was observed to affect the hydrogen production. Light intensity selected based on the best hydrogen production was applied for the light/dark cycles in order to observe the effect of cycling light regimes. Light/dark cycles had a negative effect on the hydrogen production.Based on batch cultivation data, a semi-continuous system was investigated in a continuously stirred type photobioreactor. Results showed superiority toward semi-continuous system compared to the batch systems with respect to hydrogen production.Direct usage of fuel cells was also studied in order to determine their potential in monitoring the hydrogen production process as well as monitoring electricity production utilizing the hydrogen produced by Chlamydomonas reinhardtii CC124.