Karasu ve hümik asitin elektrolizi yöntemi ile hidrojen eldesi
Hydrogen production by electrolysis of black water and humic acid
Yazar: SIRMANUR MÜNÜS
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DUYGU UYSAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektroliz = Electrolysis ; Hidrojen = Hydrogen ; Hümik asit = Humic acid ; Karasuları = Territorial waters

Özet:
Dünyada sanayileşmeye ve artan nüfusa bağlı olarak meydana gelen enerji ihtiyacının önemli bir kısmı fosil kaynaklardan karşılanmaktadır. Fosil kaynakların rezervlerinin sınırlı olması ve yakılması sonucu ortaya çıkan yanma ürünlerinin ciddi çevresel sorunlara neden olması sonucu son dönemlerde yenilenebilir enerji konusundaki çalışmalar önem kazanmıştır. Hidrojen, geleceğin enerji taşıyıcısı olarak kabul edilmekte, yenilenebilir olması ve düşük emisyon değeri nedeniyle tercih edilmektedir. Doğada saf halde bulunmayan hidrojen, suyun elektrolizi yöntemiyle veya fosil yakıtlardan çeşitli yöntemlerle (gazlaştırma, yeniden yapılandırma (reforming) vb.) elde edilebilmektedir. Hidrojen üretim yöntemlerinden biri olan suyun elektrolizi ile yüksek saflıkta hidrojen üretilebilmekte ancak işlem için yüksek miktarda enerji gerekmektedir. Hidrojenin daha az enerji kullanılarak üretilebilmesi için elektroliz yönteminde farklı kaynakların kullanılması önem kazanmıştır. Ek olarak elektrokatalitik aktivitesi yüksek elektrot malzemeleri ve elektrolit çözeltiler kullanılarak gereken enerji miktarı ve elektroliz maliyeti indirgenebilir. Bu çalışma kapsamında, karasu ve hümik asitin elektrolizi ile hidrojen üretimi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalarda elektrolit çözelti olarak sülfürik asit, hidroklorik asit, fosforik asit, oksalik asit ve asetik asit çözeltileri ile elektrot malzemesi olarak platin/paladyum, çinko/çinko ve bakır/bakır elektrot çiftleri kullanılmıştır. Demir iyonlarının elde edilen akım değerlerine olumlu etkisi bilindiğinden tüm deneylerde çözeltiye demir (II) çözeltisi eklenmiştir. Deneysel çalışmalar 25°C, 60 °C, 70°C ve 80°C sıcaklıklarda yürütülmüştür. Karasu ve hümik asitin elektrolizi yöntemi ile hidrojen üretiminde sıcaklık, elektrolit çözelti ve elektrot malzemesi parametrelerinin etkileri incelenmiş ve en iyi sonuçların 80 °C'de, sülfürik asit elektrolit çözeltisi ve çinko/çinko elektrot çifti ile elde edildiği görülmüştür.

Abstract:
A significant part of the energy need in the world due to industrialization and increasing population is met from fossil resources. Studies on renewable energy have gained importance in recent years as the reserves of fossil resources are limited and the combustion products resulting from their burning cause serious environmental problems. Hydrogen is accepted as the energy carrier of the future and is preferred due to its renewable nature and low emission value. Hydrogen, which is not found in pure form in nature, can be obtained by electrolysis of water or by various methods (gasification, reforming, etc.) from fossil fuels. High purity hydrogen can be produced by electrolysis of water, which is one of the hydrogen production methods, but a high amount of energy is required for the process. In order to produce hydrogen using less energy, the use of different sources in the electrolysis method has gained importance. In addition, the amount of energy required and the cost of electrolysis can be reduced by using electrode materials and electrolyte solutions with high electrocatalytic activity. In this study, it is aimed to produce hydrogen by electrolysis of black water and humic acid. In experimental studies, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, oxalic acid and acetic acid solutions were used as electrolyte solutions, and platinum/palladium, zinc/zinc and copper/copper electrode pairs were used as electrode materials. Since the positive effect of iron ions on the obtained current values is known, iron (II) solution was added to the solution in all experiments. Experimental studies were carried out at 25°C, 60°C, 70°C and 80°C. The effects of temperature, electrolyte solution and electrode material parameters on hydrogen production by black water and humic acid electrolysis method were investigated and it was observed that the best results were obtained at 80 °C with sulfuric acid electrolyte solution and zinc/zinc electrode pair.