Ru temelli geliştirilen bazı katalizörlerin NABH4'ün hidrolizinde kullanılması ve elektrooksidasyonla katalitik aktivitelerinin belirlenmesi
The use of some Ru-based catalysts in hydraulysis of NABH4 and determining their catalytic activities by electrooxidation
Yazar: TÜLİN AVCI HANSU
Danışman: DOÇ. DR. HİLAL DEMİR KIVRAK ; PROF. DR. ÖMER ŞAHİN
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Katalitik hidrojenasyon = Catalytic hydrogenation ; Katalizörler = Catalysts

Özet:
Yakıt olarak değerlendirildiğinde hidrojen, son yıllarda oldukça popüler bir alternatif enerji kaynağı olarak bilinir. Enerji endüstrisinde, PEM yakıt hücrelerinin performansları saf hidrojen üretimine bağlıdır. Saf hidrojen, genellikle borhidrürlerin hidrolizinden üretilebilir. Sodyum borhidrür (NaBH4), çok kararlı olması, yanmaz olması, doğası gereği toksik olmaması ve hidrojeni depolayabilmesi gibi çeşitli avantajları nedeniyle oda sıcaklığında yakıt hücreleri için saf hidrojen sağlamada oldukça avantajlı bir malzemedir. NaBH4 çözeltisinden hidrojen üretiminde katalizörler büyük önem taşımaktadırlar. Çünkü NaBH4'ün kendi kendine hidrolizinden hidrojen üretim hızı, oda sıcaklığında istenilen düzeyde değildir. Hidroliz reaksiyonu sırasında bir katalizör kullanılarak hidrojen üretiminin verimliliği önemli ölçüde artırılabilir. Uygulamalarda NaBH4'ün hidroliz reaksiyonunu hızlandırmak için kullanılan çok çeşitli katalizörler mevcuttur ancak her bir katalizörün etkinliği, üretim yöntemi ve maliyeti birbirinden farklıdır. Bu çalışmada tek metalli Ru/CNT, Co/CNT, Ce/CNT ve Pt/CNT katalizörleri, iki metalli CoBi, CoBi/CNT, RuCo/CNT, RuMo/CNT ve RuBi/CNT katalizörleri NaBH4 indirgeme yöntemi ile hazırlanmış ve ileri yüzey analitiksel yöntemler ile karakterize edilmiştir. Bunları takiben, katalizörlerin NaHB4'den hidrojen üretimi ve NaBH4 elektrooksitlenmesinde anot katalizörü olarak performansları ölçülmüştür. Alınan sonuçlara göre bu katalizörlerin metal bileşik içermeleri nedeniyle düşük maliyet, yüksek performans ve tekrar kullanılabilirliği gibi özellikleri sayesinde önemli avantajlar sağladıkları görülmüştür.

Abstract:
Hydrogen as a fuel is known as a very popular alternative energy source in recent years. In the power industry, the performance of PEM fuel cells depends on pure hydrogen production. Pure hydrogen can usually be produced from the hydrolysis of borohydrides. Sodium borohydride (NaBH4) is a very advantageous material in providing pure hydrogen for fuel cells at room temperature due to its various advantages such as being very stable, non-flammable, non-toxic by nature, and being able to store hydrogen. Catalysts are of great importance in the production of hydrogen from NaBH4 solution because the rate of hydrogen production from the self-hydrolysis of NaBH4 is not at the desired level at room temperature. By using a catalyst during the hydrolysis reaction, the efficiency of hydrogen production can be increased significantly. There are a wide variety of catalysts used in applications to accelerate the hydrolysis reaction of NaBH4, but each catalyst's efficiency, production method, and cost are different. In this study, mono-metal Ru/CNT, Co/CNT, Ce/CNT, and Pt/CNT catalysts, bimetallic CoBi, CoBi/CNT, RuCo/CNT, RuMo/CNT, and RuBi/CNT catalysts were prepared using the NaBH4 reduction method and characterized by advanced surface analytical methods. Subsequently, the performances of the catalysts as anode catalysts in the production of hydrogen from NaHB4 and electrooxidation of NaBH4 were measured. According to the results, it has been seen that these catalysts provide significant advantages due to their low cost, high performance, and reusability due to their metal compound content.