Kimyasal hidritlerden yüksek kinetikli hidrojen üretimi

Abstract

Bu çalışmada ilk defa, dakikada 1 veya 2 normal litre hidrojen üretim hızını elde edecek şekilde hesaplanan sodyum bor hidrür çözeltisi reaktöre aktarılarak üretilen hidrojenin üretim hızı dinamik olarak ölçülmüştür. Sodyum bor hidrür konsantrasyonunun hız denklemi üzerindeki etkisinin yanı sıra kritik katalizör konsantrasyonu ve katalizör miktarının hız ile ilişkisini araştırmak için 3 farklı katalizör (demir, platin ve rutenyum katalizörleri) kullanılmıştır. Öte yandan hidrojen üretimi alanında alaşımlar araştırılmış olup, ikili saçtırma tekniği kullanılarak farklı kompozisyonlarda rutenyum (Ru) ve bakır (Cu) ikili alaşımları hazırlanmıştır. Alaşımdaki Cu seçimli aşındırma yöntemiyle uzaklaştırılıp kanallı yapıda gözenekli morfoloji elde edilmiştir. Katalizör morfolojisi ve kimyasal yapısı sırasıyla SEM ve EDX ile karakterize edilmiştir. İkili saçtırma prosesi için kaplama zamanı ve gücü, asit konsantrasyonu ve seçimli aşındırma prosesi süresinin hidrojen üretim hızı üzerindeki etkisi üzerinde çalışılmıştır. Ek olarak uzun süreli katalitik aktivite performansları araştırılmıştır. Son olarak katalizör kullanmadan kimyasal hidrit ve farklı asitler kullanılarak hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir.

In this study, for the first time, hydrogen generation rate was dynamically measured by transferring calculated amount of sodium borohydride solutions to maintain 1 or 2 normal liters of hydrogen generation per minute. Three different catalysis as iron, platinum and ruthenium were used in order to investigate the critical catalysis concentration, catalyst amount and rate relation and as well as the influence of the sodium borohydride concentration on the rate equations. On the other hand alloys were also investigated in the area of hydrogen generation. Therefore, ruthenium (Ru) and copper (Cu) binary alloys with various compositions were prepared by using `co-sputtering` technique. Cu in the alloys were selectively dealloyed and a channel like porous morphology was obtained. Catalyst morphology and chemical structure were characterized by SEM and EDX, respectively. Effect of sputtering time and power during alloying and acid concentration and dealloying time during dealloying processes on the hydrogen generation rate have been studied. Additionaly, long term performances of the catalytic activity have been investigated. At last but not least, catalyst free hydrogen generation has been studied by reacting chemical hydrides and various acids.