Bor bileşiklerinin hidrojen adsorpsiyon özelliklerinin araştırılması
Investigation of hydrogen adsorption properties of boron containing compounds
Yazar: YİĞİT KIRCA
Danışman: PROF. DR. TÜRKAN KOPAÇ
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Adsorplama özellikleri = Adsorbtive properties ; Adsorpsiyon = Adsorption ; Aktif karbon = Activated carbon ; Bor = Boron ; Bor bileşikleri = Boron compounds ; Boraks dekahidrat = Borax decahydrate ; Gözeneklilik = Porosity ; Kimyasal aktivasyon = Chemical activation ; Kömür = Coal ; Mikrogözenek = Microporous

Özet:
Günümüzde küresel enerji talebinin büyük bir kısmı fosil enerji kaynaklarından sağlanmaktadır. Fosil yakıtların hızla tükenmesi ve küresel ısınmanın hissedilebilir boyuta ulaşması alternatif enerji kaynaklarıyla ilgili araştırma-geliştirme çalışmalarına hız kazandırmıştır. Hiç şüphesiz ki, geleceğin enerjisi olarak anılan hidrojen enerjisi alternatif temiz enerji kaynaklarının başında gelmektedir. Hidrojen, enerji içeriği yüksek temiz bir enerji kaynağı olmasına rağmen depolanması ve nakledilmesi,  maliyet ve enerji verimliliği açısından sorun teşkil etmektedir. Bu nedenle, bor modifiye aktif karbonlar üzerine N2 ve H2 gazlarının adsorpsiyon özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda, yeni bir adsorbent sentezi için Zonguldak'ın Kilimli bölgesinden alınan kömür numunesi ve Eti Maden İşletmeleri'nden temin edilen boraks dekahidrat kullanılmıştır. Kömür numunesinin KOH ajanı ile impregnasyonu ile aktif karbon üretilmiştir. İlk olarak, elde edilen aktif karbona farklı konsantrasyonlarda hazırlanan boraks dekahidrat çözeltilerinin modifikasyon işlemleriyle bor modifiye aktif karbonlar elde edilmiştir. İkinci olarak ise aktif karbona   emdirildikten sonra boraks dekahidrat modifiye edilmiştir. Elde edilen bor modifiye aktif karbonların yüzey alanı, gözenek boyutu ve gözenek hacim gibi özellikleri 77.4 K'deki N2 adsorpsiyon verilerine BET, Langmuir, DR, t-plot ve NLDFT modelleri uygulanarak belirlenmiştir. Üretilen bor modifiye aktif karbonlarda en yüksek BET ve Langmuir yüzey alanı 0.075M_BDH-AC41 numunesinde 3037 ve 3626 m2/g olarak elde edilmiştir. 77.4 K'de en yüksek H2 adsorpsiyon kapasitesi, N2 adsorpsiyonunda olduğu gibi 0.075M BDH-AC41 numunesinde elde edilmiş olup, % 4.14 bulunmuştur.

Abstract:
Nowadays, a large proportion of the global energy demand is obtained from fossil sources. The rapid depletion of fossil fuels and global warming can be felt to reach the size has accelerated its research and development on alternative energy sources. Although hydrogen has high energy content and especially green energy, it has problems in terms of storing, transferring, cost and energy efficiency. Therefore, investigation of the adsorption properties of N2 and H2 gases on boron modified activated carbons is aimed. In this context to synthesize a new adsorbent, coal samples taken from the area of Zonguldak Kilimli region and supplied from borax decahydrate samples from Eti Mine Works General Directorate have been used. Activated carbon was produced by impregnation of coal samples with KOH agent. In the first section, for producing of boron-modified activated carbons, various concentrations of borax decahydrate solutions will be prepared, and then the synthesized-activated carbons will be treated with solutions of boron by chemically. In the second section borax decahydrate was modified after impregnating activated carbon with ammonia. The surface properties such as surface area, pore size and pore volume of boron modified activated carbon samples obtained were identified by applying BET, Langmuir, DR, t-plot, and NLDFT models on N2 adsorption data at 77.4 K. The highest BET and Langmuir surface areas were obtained for the  0.075M_BDH-AC41 sample as 3037 ve 3626 m2/g. The highest H2 adsorption capacities at 77.4 K were also obtained for the 0.075M BDH-AC41 sample as in the case of N2 adsorption, as 4.14 %.