Sodyum bor hidrür yakıt pili atığının geri kazanımı
Recovery of sodium borohydride fuelcell spent fuel
Yazar: AYŞE ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde dünya enerji talebinin büyük bir kısmı hidrokarbon içerikli fosil yakıtlardan sağlanmaktadır. Fosil yakıtların enerjiye dönüştürülmeleri sonrasında çevre kirliliği, sera etkisi, asit yağmurları gibi ekolojik dengeyi bozan ve insan sağlığına zarar veren etkiler oluşmaktadır. Bu nedenle fosil yakıtların yerini alabilecek, yenilenebilir ve alternatif enerji taşıyıcı/kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır.Hidrojenin, bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim ağırlık başına en yüksek enerji içeriğine sahip olmasına rağmen kullanılmasındaki en büyük sıkıntı depolanmasındaki verim yetersizliğidir. Geleneksel depolama tekniklerinin pratik uygulamalardaki kullanım alanları sınırlı olduğundan, özellikle bor kaynaklı sistemler dikkat çekmektedir. Bu noktada, yüksek hidrojen depolama kapasitesine sahip olan borhidrürler hidrojen depolama ortamı olarak büyük önem kazanmaktadır. Sodyum borhidrür'ün (NaBH4) hidrolizi ile depolanan hidrojen serbest hale geçerken ve yan ürün olarak sodyum metaborat (NaBO2) oluşmaktadır. NaBH4 yakıtı, gereken yer ve zamanda kullanılabilmesi için dengeleyici ajan olan sodyum hidroksit (NaOH) içermektedir. Bundan dolayı NaBH4 yakıtının kullanılmasından sonra oluşan atık hem yan ürün NaBO2'ı hemde NaOH içermektedir. Atığın NaOH içeriğinden dolayı geri kazanım çalışmalarında sorunlar mevcuttur. NaBH4 temelli hidrojen depolama sisteminin daha verimli ve az maliyetli hale gelebilmesi için atığın geri kazanım çalışmalarındaki mevcut sorunlar giderilmelidir.Bu tez çalışmasında, farklı konsantrasyonlardaki NaBH4 yakıt pili atıklarının geri kazanım çalışmaları incelenmiş olup, hidrotermal ve katı hal sentez yöntemi olarak adlandırılan iki farklı yöntem geliştirilmiştir. Şimdiye kadar literatürde yer almayan ve ilk kez uygulanan bu iki yöntem ile NaBH4 yakıt pili atığının geri kazanımı gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Nowadays, the large part of energy demand is provided by fosil fuels which involve hydrocarbons. When fosil fuels are converted to energy they cause problems, which disturb ecologic balance and which are harmful for human health, such as environmental pollution, greenhouse effect, acid rains. Therefore, renewable and alternative energy carriers/sources are needed.Despite its highest energy content per unit weight among all other fuels, hydrogen has problems with its storage in practical applications. Because traditional technics of storage has limited area of usage in practical applications, systems with boron sources began to attract attention. At this point, borohydrides with high capacities of hydrogen storage gain importance as hdyrogen storage mediums. While stored hydrogen is released by the hydrolysis of sodium borohydride (NaBH4), sodium metaborate (NaBO2) is formed as a byproduct. For utilization of hydrogen-on-demand systems, the fuel needs to contain sodium hydroxide (NaOH) as a stabilizer agent. For this reason, the by-product formed after using NaBH4 as a fuel contains both NaBO2 and NaOH. NaOH content of the spent fuel cause problems in recovery processes. For NaBH4 based hydrogen storage systems to become more efficient and more cost effective, problems with the recovery processes needs to be solved.In this study, NaBH4 spent fuels with different concentrations are investigated and two different methods, which are called hydrothermal and solid state synthesis, are developed. Recovery processes of NaBH4 spent fuel is carried out by these two methods, which are not previously reported in the literature and which are applied for the first time.