Susuz bor oksit ve susuz kolemanitten kalsiyum borhidrür sentezi ve borhidrürlerin katalitik dehidrojenasyonu
Calcium borohydride synthesis from anhydrous boron oxide and anhydrous colemanite and catalytic dehydrogenation of borohydrides
Yazar: AHMET FIRAT KARABULUT
Danışman: PROF. DR. METİN GÜRÜ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Katalitik hidrojenasyon = Catalytic hydrogenation

Özet:
Son zamanlarda üzerinde önemle durulan konulardan bir tanesi hidrojenden enerji üretilmesidir. Hidrojenin kimyasal yapılarda depolanması mevcut sorunların birçoğuna çözüm getirmektedir. Bu yapıların en önemlileri metal borhidrürlerdir. Metal borhidrürler daha az kararlı yapılarından dolayı hidrojenlerini kolayca bırakabilmeleri ve yüksek hidrojen taşıma kapasiteleri nedeniyle ilgi çekmektedir. Bu çalışmada kolemanit ve bor oksitten kalsiyum borhidrür sentezi gerçekleştirilmiştir. Ürünün karakterizasyonu ve sentez reaksiyonu veriminin belirlenmesinde FT-IR analizine başvurulmuştur. Katı faz reaksiyonu sayesinde yüksek verimlere ulaşılmış, maliyet düşürülmüştür. Kalsiyum borhidrürün katalitik dehidrojenasyonu, ilk defa sentezlenen ve kullanılan aktif karbon destekli kobalt florür aktif bileşenli pellet katalizör varlığında gerçekleştirilmiştir. Bu bor bileşiğinin hidrojen çevrimi, kalsiyum borhidrürün dehidrojenasyonunun yan ürünü olan kalsiyum metaboratın geri hidrojenlenmesi ile tamamlanmıştır. Kolemanitten kalsiyum borhidrür sentezinin verimi % 93, bor oksitten kalsiyum borhidrür sentezinin verimi % 96, kalsiyum borhidrürün 45 °C'de katalitik dehidrojenasyon verimi % 99'dur. Kalsiyum metaboratın geri kazanımı reaksiyonunda verim % 94 olarak bulunmuştur. Sodyum borhidrürün ve kalsiyum borhidrürün katalitik dehidrojenasyonunda aktivasyon enerjileri sırasıyla 44,61 kJ/mol, 45,445 kJ/mol'dür.

Abstract:
Generating energy from hydrogen is recently being subjected heavily for investigation. Storing hydrogen by chemical bonding offers solutions to most of the recent problems. Metal borohydrides are the most important of these chemical structures. They draw attention because of their ease of releasing hydrogen by their lesser stable structure and high hydrogen transport capacity. In this study, calcium borohydride synthesis from colemanite and calcium oxide were achieved. Characterization of synthesized product and determining the yield of the synthesis reaction were made by FT-IR analysis. Thanks to the solid phase reaction, high efficiencies were acvieved and the cost could be reduced. Dehydrogenation of calcium borohydride is accomplished in presence of a pellet catalyst with cobalt fluoride active component on active carbon as supported material synthesized firstly. Hydrogen cycle of this boron compound was completed by re-hydrogenation of calcium metaborate which is the side product of dehydrogenation of calcium borohydrides. Synthesis efficiency of calcium borohydride from colemanite with respect to initial reactants is 93%, from calcium oxide 96%, catalytic dehydogenation efficiency of calcium borohydride at 45 degrees celcius is 99%. Efficiency of recovery reaction of calcium metaborate is found as 94%. Activation energy of sodium borohydride and calcium borohydride in their catalytic dehydrogenation are respectively 44,61 kJ/mol and 45,445 kJ/mol.