Yeni nesil katalizörlerin hazırlanması ve metanoliz ile hidrojen üretiminin araştırılması
Preparation of new generation catalysts and research of hydrogen production by methanolysis
Yazar: CEREN SAKA
Danışman: PROF. DR. HİLAL DEMİR KIVRAK ; DOÇ. DR. ŞEFİKA KAYA
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Enerji ihtiyacı petrol, kömür gibi fosil yakıtlardan sağlanmaktadır. Artan dünya nüfusu ve sanayileşmeyle enerji ihtiyacı artmaktadır ve fosil yakıtların tükenmesine sebep olmaktadır. Ayrıca fosil yakıt kullanılırken açığa çıkan karbondioksit, kükürt dioksit gibi zehirli gazlar çevre kirliliğine neden olmakta ve hava kalitesini oldukça düşürmektedir. Bunun gibi sorunlar nedeniyle alternatif enerji kaynağı arayışına giren dünya, hidrojeni yakıt olarak seçmiş ve araştırmalarını bu yönde hızlandırmıştır. Hidrojenin temiz bir enerji kaynağı olması, fosil yakıtlara oranla daha yüksek enerji içermesi nedeniyle dünyada oldukça ilgi görmektedir. Hidrojen birincil enerji kaynağı olmamasından dolayı farklı şekillerde üretilmektedir. Hidrojenin üretim yöntemlerinden birisi borhidrür metanolizidir. Sodyum borhidrür (NaBH4), çok kararlı olması, doğası gereği toksik olmaması ve hidrojeni depolayabilmesi gibi çeşitli avantajları nedeniyle saf hidrojen sağlamada oldukça avantajlı bir malzemedir. NaBH4 metanolizi ile hidrojen üretiminde katalizörler büyük önem taşımaktadırlar. Bu çalışmada hem metal içeren destek maddelerinin hem de atıklardan elde edilen aktif karbonlarının sodyum borhidrürden enerji üretiminde katalizör olarak performansları incelenmiştir. Üretilen katalizörlerin gözenek özellikleri, spesifik yüzey alanları, gözenek yapıları ve yüzey fonksiyonel gruplarını belirlemek için BET, SEM-EDX, FTIR, XPS, Raman Spektroskopisi ve XRD analizleri gerçekleştirilmiştir. En iyi sonuç veren KV4-600 katalizörünün HGR değeri 19754,4 ml/dk.g katalizör bulunmuş olup, aktivasyon enerjisi 19,23 kj/mol hesaplanmıştır.

Abstract:
Energy demand is primarily met through fossil fuels such as oil and coal. With the increasing world population and industrialization, energy demand continues to rise, leading to the depletion of fossil fuel reserves. Moreover, toxic gases such as carbon dioxide and sulfur dioxide released during the combustion of fossil fuels cause environmental pollution and significantly reduce air quality. Due to such issues, the world has turned to alternative energy sources, selecting hydrogen as a fuel and accelerating research in this field.Hydrogen has gained considerable attention worldwide because it is a clean energy source and has a higher energy content compared to fossil fuels. However, since hydrogen is not a primary energy source, it must be produced through various methods. One of these production methods is the methanolysis of borohydrides. Sodium borohydride (NaBH₄) is a highly advantageous material for pure hydrogen production due to its high stability, non-toxic nature, and hydrogen storage capability.Catalysts play a crucial role in hydrogen production through the methanolysis of NaBH₄. In this study, the performance of both metal-containing support materials and activated carbons derived from waste products as catalysts in energy production from sodium borohydride was investigated. BET, SEM-EDX, FTIR, XPS, Raman Spectroscopy, and XRD analyses were conducted to determine the pore characteristics, specific surface areas, pore structures, and surface functional groups of the synthesized catalysts.The catalyst KV4-600, which yielded the best results, demonstrated a hydrogen generation rate (HGR) of 19,754.4 ml/min.g catalyst, with an activation energy of 19.23 kJ/mol.