Potasyum bor hidrür (KBH4) hidrolizinin çeşitli katalizörler varlığında farklı parametrelere bağlı olarak incelenmesi

Abstract

Artan enerji ihtiyacı, fosil yakıtların öngörülen rezervleri ve çevreye verdikleri zararlarından dolayı fosil yakıtlara alternatif ve çevre dostu olan enerji kaynaklarının üretilmesi hem bilim insanlarının hem de bütün araştırmacıların en büyük hayalidir. Yapılan birçok araştırmada yenilenebilir enerjiler arasında hidrojenin, gerek dünyadaki bolluğu ve gerekse kullanışlılığı bakımından, gelecekte enerji kaynağı olarak kullanılacağı ön plana çıkmaktadır. Gerek metal hidrürler ve gerekse metal borhidrürlerde depolanmış hidrojeni kısa sürede ve uygun şartlarda kullanılabilir hale getirmek için uygun katalizörlere ihtiyaç vardır. Bu tez kapsamında, KBH4 hidrolizinden en uygun şekilde H2 elde etmek için dört farklı katalizör (Ru(0), Ni2-P, Ni-P-B ve La-Ni-Mo-B) ve bu katalizörleri üç farklı destek malzemesi ile (TO2, CeO2 ve CNT) katkılandırılarak yeni ve özgün katalizörler sentezlenmiş. Metal bor katalizörlerin sentezlenmesi kimyasal indirgeme, çöktürme yöntemleri ile hazırlanmış ve indirgeyici ajan olarak NaBH4 kullanılmıştır. Önce katalizörlerin optimum metal fraksiyonları belirlenmiş, daha sonra her bir katalizörün saf ve katkılı halleri için dört farklı parametre (KOH konsantrasyonu, katalizör miktarı, KBH4 konsantrasyonu ve sıcaklık etkisi) incelenmiştir. Ayrıca bu katalizörlerin etkinliklerini artırmak için belli sürelerde farklı gazlar varlığında mikrodalga ve plazmaya tabi tutulduktan sonra KBH4 hidrolizinde hidrojen üretim performansları araştırılmış. Sentezlenen destekli ve desteksiz katalizörler BET, SEM, XRD ve FT-IR cihazları ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Son olarak KBH4 hidrolizinde destekli ve desteksiz katalizörler varlığında KBH4 hidroliz kinetiği ve aktivasyon enerjisi belirlenmiştir. Anahtar kelimeler: Hidrojen enerjisi, Hidroliz, Katalizör, KBH4.

Due to the increasing need for energy, the foreseeable reserves of fossil fuels and the damages they cause to the environment, the production of energy sources that are alternative and environmentally friendly to fossil fuels is the greatest dream of both scientists and all researchers. Among many renewable energies, hydrogen is used as an energy source in the future in terms of its abundance and usefulness in the world. Suitable catalysts are needed to make the hydrogen stored in both metal hydrides and metal borohydrides available in a short time and under favorable conditions.In this thesis, four different catalysts (Ru (0), Ni2-P, Ni-PB and La-Ni-Mo-B) are used to obtain H2 from the hydrolysis of KBH4 optimally, and these catalysts with three different support materials (TO2, CeO2) and CNT). Synthesis of metal boron catalysts was prepared by chemical reduction and precipitation methods and NaBH4 was used as reducing agent. First, the optimum metal fractions of the catalysts were determined and then four different parameters (KOH concentration, catalyst amount, KBH4 concentration and temperature effect) were examined for the pure and doped states of each catalyst. In addition, in order to increase the efficiency of these catalysts, hydrogen production performances of KBH4 hydrolysis were investigated after being subjected to microwave and plasma in the presence of different gases for a certain period of time. The synthesized supported and unsupported catalysts were characterized by BET, SEM, XRD and FT-IR devices. Finally, KBH4 hydrolysis kinetics and activation energy were determined in the presence of supported and unsupported catalysts.Keywords: Catalyst, Hydrogen energy, Hydrolysis, KBH4.