Gümüş elektrot üzerinde sodyum borhidrür elektroyükseltgenme tepkimesi mekanizmasının incelenmesi
Investigation of sodium borohydride electrooxidation mechanism on silver electrode
Yazar: AYÇA ORBAY
Danışman: DOÇ. DR. GÜLCEMAL YILDIZ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; Sodyum borohidrür = Sodium borohidride

Özet:
Fosil yakıtlar yüksek ısıl değerine sahip olması nedeniyle sıklıkla tercih edilmiştir. Ancak kaynak yetersizliği ve kullanılan yakıtların insane sağlığına ve çevreye verdiği zararlar sonucunda alternatif enerji kaynağı arayışına gidilmiştir. Hidrojen-oksijen yakıt hücreleri çevreci, maliyeti düşük, performansı yüksek bir alternatif olarak gözde bir çalışma konusu haline gelmiştir. Çalışmaların ilerlemesini engelleyen tek dezavantaj hidrojenin depolanma sıkıntısı ve patlama riski olmuştur. Bu sorunlar yükseltgendikleri tepkime esnasında hidrojen açığa çıkaran metal hidrürler kullanılarak aşılmıştır. Sodyum borhidrür yüksek verimlilikle hidrojen açığa çıkarabilmesi ve ülkemizde bol miktarda bulunan bor kaynaklarından sentezlenebilmesi nedeniyle bu çalışmada kullanılmıştır. Çalışmanın amacı sodyum borhidrür yükseltgenme tepkimesini katalitik olarak etkileyecek ortam şartlarını araştırmak ve bu konunun ileri götürülmesi için bir adım atmaktır. Tepkime voltametrik analizle gözlemlenmiş ve döngülü voltametri tekniğiye çalışılmıştır. Çalışma elektrodu olarak oluşturduğu oksit tabakasıyla yükseltgenme tepkimesini katalizleyen gümüş kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar düşük konsantrasyonlu bazik elektrolit ortamın istenen pik akım değerlerini elde etmek için yeterli ortamı sağladığını göstermiştir. Böylece yüksek konsantrasyondan kaynaklanan yüksek maliyet ve korozyon sorunları ortadan kalkmıştır. Aynı zamanda nötral ortam denemeleri de gerçekleştirilmiştir. Yükseltgen bir bileşik olan KMnO4 katalizörü ile denemeler yapıldığında elde edilen pik akım değerinde on kat artış gözlemlenmiştir. Yapılan çalışmalar çevreci ve düşük maliyetli katalizör-elektrot içeren hidrojen-oksijen yakıt pilleri çalışmaları için başlangıç niteliğindedir, özellikle nötral ortam ve permanganat gibi diğer katalizörlerle çalışmalarının ilerletilmesi gerekmektedir.

Abstract:
Fossil fuels have been the most preferred energy source due to their high caloric value. Lack of resources and health and environmental hazards of fossil fuel usage have lead up to alternative energy sources like hydrogen-oxygen fuel cells. They are eco-friendly, low-cost and show high performance. Only problem is storing hydrogen, which has a high risk of explosion and metallic hydrides which can produce oxygen in-situ during oxidation reaction are the answer to this problem. In this study sodium borohydride is chosen because of its high hydrogen storage yield and it can also be produced from boron minerals, which can be widely found in our country. The aim of this study is to examine the needed requirements to catalyse the electrooxidation reaction of sodium borohydride on silver electrode and take a step for further studies. Reaction is observed by cyclic voltammetry technique. As working electrode silver is chosen, which builds up an oxide layer during the electrooxidation reaction and has a catalytic effect on borohydride oxidation. By using low basic electrolyte concentration problems like corrosion and high-cost are eliminated. Neutral media studies are also carried out. Potassium permanganate is an oxidative compound and during its trials as a catalyst peak current value becomes 10 times more than the normal values achieved. This study is like a step for further investigations of sodium borohydride electrooxidation especially in neutral media with other compounds like permanganate catalyst.