Dolomit destekli katalizör sentezi ve metal hidrürlerden hidrojen üretiminde aktivitesinin belirlenmesi
Dolomite supported catalyst synthesis and determination of its activity in the production of hydrogen from metal hydrides
Yazar: BURCU KİREN
Danışman: PROF. DR. NEZİHE AYAS
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Dolomit = Dolomite ; Hidrojen = Hydrogen ; Hidrojen enerjisi = Hydrogen energy ; Katalizörler = Catalysts ; Sodyum borohidrür = Sodium borohidride ; Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Hidrojen çevre dostu olması nedeniyle dünyanın gelecekteki enerji sistemlerinde önemli bir enerji taşıyıcısıdır. Hidrojen üretimi, taşınması ve depolanması gelecekteki kullanımlar için önem taşımaktadır. Hidrojen, depolama yöntemlerinden olan metal hidrürlerden hidroliz reaksiyonları ile üretilebilmektedir. Sodyum borhidrürün katalitik hidrolizi, hidrojen salınımı sayesinde özellikle yakıt hücreleri ve diğer taşınabilir cihazlar için umut verici ve etkili bir yöntemdir. Bu nedenle, bu teknolojinin geliştirilmesinde katalizör araştırmaları büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada Ni ve Co aktif metalleri ile emdirme, çöktürme ve NaBH4 indirgeme yöntemleri ile dolomit destekli katalizörler sentezlenip karakterize edildikten sonra aktiviteleri hidroliz reaksiyonunda belirlenmiştir. Aktivasyon çalışmalarına etki eden parametrelerden reaksiyon sıcaklığı (30-60 °C), aktif metal yükleme oranı (ağırlıkça %10-40), katalizör miktarı (25-125 mg), NaOH konsantrasyonu (0,10-0,75 M) ve başlangıçtaki NaBH4 miktarının ( 25-125 mg) hidrojen verimi üzerine etkileri araştırılmıştır. Sonuç olarak, ağırlıkça %40 Co/K-Dolomit katalizörü en uygun katalizör olarak belirlenerek 5 mL 0,25 M NaOH, NaBH4 ile 60 °C'de 4956,43 mL H2/gkat.dk hızında hidrojen üretim hızı elde edilmiş olup sıfırıncı mertebeden reaksiyon kinetik modeline uygun olduğu belirlendikten sonra aktivasyon enerjisi 37,03 kJ/mol olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Hydrogen has an important role as an energy carrier in the future energy systems of the world due to its environmental friendly. Hydrogen production, transport and storage are key for future uses. It can be produced from metal hydrides, which is one of the hydrogen storage methods, by hydrolysis reactions. The catalytic hydrolysis of sodium borohydride is a promising and effective method, especially for fuel cells and other portable devices, provides to the release of hydrogen. Therefore, catalyst research is of great importance in the development of this technology. There has been no previous study with dolomite supported catalyst for sodium borohydride hydrolysis. In this study, dolomite supported catalysts were synthesized, characterized and their activations were determined in hydrolysis reaction with different active metals (Ni, Co) impregnation, precipitation, co-impregnation, co-precipitation, NaBH4 reduction methods. In addition, the reaction temperature (30-60 °C), active metal loading rate (10-40 wt% ), catalyst amount (25-125 mg), NaOH concentration (0.10-0.75 M), and the initial amount of NaBH4 (25-125 mg) on the hydrogen yield were investigated. Finally, Co/C-Dolomite catalyst with 40 wt% Co content was determined as the most suitable catalyst and 100% H2 production was obtained with a rate of 4956.43 mL H2/gcat.min at 60 °C reaction temperature. The activation energy was determined as 37.03 kJ/mol for the zero- order kinetic model.