HCl ile Muamele Edilmiş Mısır Sapı Destekli-Zn Katalizörünün Hidrojen Üretimine Etkisinin Araştırılması
Investigation of the Effect of Corn Stalk Supported-Zn Catalyst Treated with HCl on Hydrogen Production
Yazar: Elma Karakaş, Duygu
Dergi: Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi No. 20, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; NaBH4,Methanolysis,Corn Stalk,Zinc,Catalyst ; NaBH4,Metanoliz,Mısır Sapı,Çinko,Katalizör

Bu çalışmada, katalizör üretimi için mısır sapı ilk kez doğrudan destek malzemesi olarak kullanılmıştır. Amaç, düşük maliyetli organik atıklardan hidrojen üretimi için kullanılabilecek yüksek etkinliğe sahip bir metal içeren katalizörler sentezlemektir. Katalizör hazırlanmasında farklı metal oranları (% 10, % 20, % 30, % 40), farklı asit konsantrasyonları (1M, 3M, 5M ve 7M) farklı yanma sıcaklıkları (300 oC, 400 oC, 500 oC ve 600 oC) ve farklı yanma sürelerinde (15 dak., 30 dak., 45 dak. ve 60 dak.) deneyler yapılarak hidrojen üretim hızı (HGR) açısından en etkili katalizör hazırlanmıştır. Sodyum borhidrürün metanoliz reaksiyonundan hidrojen üretimi için katalizör destek maddesi olarak kullanılacak mısır sapının protonlanması için hidroklorik asit (3M HCl) kullanılmıştır. Performans açısından HCl ile muamele edilmiş mısır sapı destekli-Zn katalizörünün (MS-HCl-Zn katalizörü) optimum şartları; en etkili katalizör % 10 Zn+2 ilavesinden sonra 500 o C’de 15 dakika yakılması sonucu elde edilmiştir. Bununla birlikte MS-HCl-Zn katalizörünün dört farklı sıcaklık (30, 40, 50, 60 oC) ve yeniden kullanılabilirlik deneyleri yapılmıştır. Ayrıca hazırlanan katalizörün karakterizasyonu için FTIR ve ICP-OES analizleri yapılmıştır. Sonuç olarak MS-HCl-Zn katalizörü tarafından katalize edilen % 2.5 NaBH4 metanoliz reaksiyonunda 30 oC ve 60 °C için reaksiyon hızları sırasıyla 5027 ve 7875.2 mLdak-1g.kat-1 olarak bulunmuştur. MS-HCl-Zn katalizörünün aktivasyon enerjisi ise 22.9 kJ mol-1 olarak hesaplanmıştır. Yeniden kullanılabilirlik deneyleri de aynı koşullar altında beş kez tekrarlanmış ve her kullanımda neredeyse %100 dönüşüm elde edilmiştir.

In this study, corn stalk was used as a direct support material for the catalyst production for the first time. The aim is to synthesize catalysts from low-cost organic wastes containing a high-efficiency metal that can be used for hydrogen production. In the catalyst preparation, the most effective catalyst for hydrogen production rate (HGR) was prepared by conducting experiments with different metal ratios (% 10, % 20, % 30 and % 40), different acid concentrations (1M, 3M, 5M and 7M), different combustion temperatures (300 oC, 400 oC, 500 oC and 600 oC)  and different combustion times (15 min., 30 min., 45 min. and 60 min.) Hydrochloric acid (3M HCl) was used to protonate the maize stalk to be used as a catalyst support agent for the production of hydrogen from the methanolis reaction of sodium borohydride. In terms of performance for corn stalk assisted-Zn catalyst (MS-HCl-Zn catalyst) treated with HCl; the most effective catalyst is obtained by burning 15 minutes at 500 oC after the addition of 10% Zn2+. For different temperatures (30, 40, 50, 60 oC) and reusability experiments of the MS-HCl-Zn catalyst were performed. In addition, FTIR and ICP-OES analyzes were performed for characterization of the produced catalyst. As a result, the reaction rates for 30 and 60 °C in the 2.5% NaBH4 methanolis reaction catalyzed by the MS-HCl-Zn catalyst were found to be 5027 and 7875.2 mLmin-1g.cat-1, respectively. The activation energy of the MS-HCl-Zn catalyst was calculated as 22.9 kJ mol-1. Reusability experiments were repeated five times under the same conditions and almost 100% conversion was achieved with each use.