Alkali sodyum borhidrür çözeltisinden katalitik hidrojen üretimi
Catalytic hydrojen production from alkali sodium borohydride solutions
Yazar: ESRA KARAPINAR
Danışman: DOÇ. DR. ÖZKAN MURAT DOĞAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering

Özet:
Hidrojenin kimyasal olarak depolanması mümkün olan maddelerden en önemlisi sodyum borhidrürdür. Sodyum borhidrürden (NaBH4) hidroliz yoluyla hidrojen gazı üretimi için uygun katalizörler kullanılarak kontrollü hidrojen üretimini sağlayan sistemlerin geliştirilmesi güncel bir araştırma konusudur. Yapılan bu çalışmada, NaBH4'ün alkali çözeltisinden kontrollü hidrojen üretimi amaçlanmıştır. NaBH4 ve alkali çözelti konsantrasyonunun, katalizör tipinin (3,2 mm çaplı ticari silindirik alümina pelletler üzerine kaplanmış ağırlıkça % 0,5 ve % 1,0'lik Platin, % 0,5'lik Rutenyum, % 0,5'lik Paladyum ve % 0,5'lik Rodyum), katalizör miktarının, çözelti akış hızının ve sıcaklığın hidrojen üretimine olan etkileri incelenmiştir. Yapılan ön deneylerde, hidrojen üretimi artan NaBH4 konsantrasyonu ve katalizör miktarı ile çok az bir şekilde artmıştır. Bundan dolayı daha sonra yapılan bütün deneylerde 0,6*10-4 g/ml NaBH4 ve 3 g katalizör kullanılmıştır. NaOH konsantrasyonu % 1 - 15 (a/a) aralığında değiştirilmiştir ve en yüksek hidrojen üretim hızı % 10'luk NaOH konsantrasyonunda gözlenmiştir. Ayrıca, hidrojen üretimi artan çözelti akış hızı ve sıcaklıklarla da artmıştır. Benzer hidrojen üretim hızları bütün katalizör tipleri için gözlenmiştir. Düşük maliyetinden dolayı bu çalışma sonucunda, % 0,5'lik Pt katalizör tercih edilmiştir. % 64-85 aralığında değişen oranlarda hidrojen üretim verimi gözlenmiş ve aralarında büyük bir fark olmadığı görülmüştür. Ayrıca her bir katalizör için hidrojen üretiminin en fazla olduğu NaOH konsantrasyonları da belirlenmiştir.

Abstract:
Sodium borohydride (NaBH4) is the most important chemical for hydrogen storage. A recent trend for hydrogen production is its controlled production from hydrolysis of NaBH4 using some catalysts. In this study, the purpose was controlled hydrogen production from NaBH4. Effects of NaBH4 (0,5*10-4 g/ml ? 12,5*10-4 g/ml) and NaOH (1-15 %) concentration, catalyst type (3,2 mm alumina pellets; Pt-0,5wt%; Pt-1wt%; Pd-0,5wt%; Ru-0,5wt%; Rh-0,5wt%) and amount of them, solution flow rate and temperature on hydrogen production were studied. Hydrogen production was slightly increased with increasing NaBH4 concentration and amount of catalyst within the experimental range studied in preliminary experiments. Therefore, all other experiments were performed with 0,6*10-4 g/ml NaBH4 and 3 g catalysts. NaOH concentration was changed in the range of 1-15 % in the experiments and the highest hydrogen production rate was observed with 10 % NaOH concentration. In addition, hydrogen production was also increased with increasing solution flow rate and temperatures. Similar hydrogen production rates were observed for all catalysts studied. Because of low price, Pt-0.5 wt% catalyst was preferred in the study. There was not a big difference in production efficiencies which were observed to be in the range of 64-85 %. NaOH concentrations which yield the highest hydrogen production were also determined for each catalyst.