Geri Dön

Metal hidrit nanoparçacıkların sentezi ve hidrojen depolama özelliklerinin incelenmesi

Synthesis of metal hydride nanoparticles and investigations of their hydrogen storage properties

PDF İndir

  1. Tez No: 216167
  2. Yazar: ESİN UÇAR
  3. Danışmanlar: PROF.DR. TEZER FIRAT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Enerji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Science and Technology, Energy, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Hidrojen Depolama, Metal Hidrit, Nanoparçacık, Mekanik Öğütme, Hydrogen Storage, Metal Hydride, Nanoparticle, Mechanical Milling
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 85

Özet

Günümüzde kullanılan enerji kaynakları fosil yakıtlardır. Fakat bu yakıtların zamanla tükenmesi ve çevreye verdikleri zararın artması nedeniyle yeni bir enerji kaynağına ihtiyaç duyulmaktadır. İdeal bir yakıtta olması gereken tüm özelliklere sahip olan hidrojen, geleceğin yakıtı olarak düşünülmektedir. Hidrojen, fosil yakıtlar gibi zehirli gazlar çıkarmadığı için temiz ve Evren'de en fazla bulunan element olduğundan tükenmezdir. Fakat hidrojenin günlük yaşamda yaygın bir şekilde kullanılabilmesi için etkin ve güvenilir bir şekilde depolanması gereklidir. Yapılan araştırmalar depolama için en uygun yöntemin metal hidritler içerisinde depolama olduğunu göstermiştir. Metal hidritler arasında da magnezyum tabanlı hidritler özellikle yüksek depolama kapasiteleri,uzuc oluşu ve bol bulunması nedeniyle öne çıkmaktadır. Hidrojen depolamanın yanı sıra günümüz teknolojisinde devrim yaratan bir diğer konu da nanoteknolojidir. Nanoboyutlu malzemelerin teknolojiye getirdiği yenilikler, bu alana olan ilgiyi giderek artırmaktadır. Hemen her alanda kullanılabilen bu malzemelerin sahip oldukları üstün özellikler sayesinde günümüzde su tutmayan, buruşmayan kumaşlar, kir tutmayan boyalar üretilebilmektedir. Kullanıldıkları her alana yenilik getiren nanomalzemeler hidrojen depolama konusunda da önemli avantajlar sağlamaktadır. Örneğin depolamada en umut vaat edici yöntem olan hidrit malzemeler nanoboyuta indirildiğinde hidrojen depolama kapasiteleri artmaktadır. Bu çalışmada mekanik öğütme tekniği kullanılarak MgH2 ve Mg2NiH4 nanoparçacıklar hazırlandı. Hidrit oluşum sıcaklığı literatürde 250-300oC iken, bu yöntemle tek adımda ve oda sıcaklığında nanoboyutlu hidrit malzemeler elde edildi. Bunun için hazırlanan bilgisayar kontrollü sistemde kullanılan LabVIEW tabanlı bilgisayar programı ve öğütme işlemi için kullanılan yüksek basınca dayanıklı hazne bu çalışma kapsamında tasarlandı. Tasarlanan hazne üzerindeki ii basınç sensörü sayesinde, deney süresince hazne içerisindeki basınç değişimi gözlendi. Deneylerde %100 Mg, %75 Mg-%25 Ni ve %50 Mg-%50 Ni olmak üzere 3 grup başlangıç malzemesi kullanıldı. İlk aşamada, başlangıç malzemeleri paslanmaz çelik hazne içerisinde, paslanmaz çelik toplar yardımıyla öğütüldü. Hidrojen basıncı, öğütme hızı, malzeme / top ağırlıkları oranı ve nikel katkısı gibi parametreler değiştirilerek hidrit nanoparçacıklar sentezlendi. Daha sonra bu parametrelerin, sentezlenen malzemelerin hidrojen depolama miktarına ve depolama hızına etkisi incelendi. Bu inceleme için x-ışınları toz kırınım desenlerinden ve basınç-zaman eğrilerinden yararlanıldı. Yapılan incelemede öğütme hızı ve malzeme / top oranı artırıldığında, oluşan hidrit miktarının arttığı, hidrojen basıncı ve nikel katkısı artırıldığında ise hidritleşme hızının arttığı görüldü. Ölçümlerin sonucunda, mekanik öğütme yöntemiyle MgH2 ve Mg2NiH4 hidrit nanoparçacıkların tek adımda ve oda sıcaklığında sentezlenebildiği ve değiştirilen her parametrenin hidrit miktarına ve hidritleşme hızına olumlu etkileri olduğu gözlendi.

Özet (Çeviri)

Recently, fossil fuels are used as energy sources. But these fuels are exhausting and they damage the environment. For this reason, new energy sources are needed. Hydrogen, possessing all properties of an ideal fuel, is a good candidate for being future?s fuel. Hydrogen is clean and inexhaustible because it does not exhaust poisonous gases like fossil fuels and it is the most plentiful element in universe. However, hydrogen needs to be stored effectively and reliably for a wide-spread use in the daily life. The most effective way of doing this is to store hydrogen into metal hydrides. Among the metal hydrides, magnesium based hydrides are particularly important because of their high storage capacity, low cost and abundance. Besides the hydrogen storage, nanotechnology is another important field in today?s technology. Nowadays, there is an increasing interest on nanotechnology due to the different properties of the nanosized materials. By the use of these novel materials, crumpled fabrics and stainless dyes are produced. These novel properties of nanomaterials provide many advantages for the storage of hydrogen. For example, when the size of hydrides are decreased to nanosizes, their storage capacity increases. In this work, MgH2 and Mg2NiH4 nanoparticles were synthesized by using mechanical milling method. This method is an advantageous way for synthesizing the nanoparticles. Because, hydrides can be synthesized by a single step at the room temperature, while the formation temperature of hydrides are 250-300°C in the literature. In doing the experiments, a computer controlled system was established. Lab.VIEW based computer program and the reactor, included in this system, were designed in our laboratory. During the experiments, the pressure change was observed by pressure sensor on the designed reactor. iv In these experiments, basically 3 group precursors %100 Mg, %75 Mg-%25 Ni ve %50 Mg-%50 Ni were used. As a first step, precursors were milled in the stainless steel reactor with stainless steel balls. Hydride nanoparticles were synthesized by changing the parameters such as hydrogen pressure, milling speed, sample/ball weight ratio and nickel added. Furthermore, the effect of these parameters on the amount of hydrogen and the rate of storage was investigated by using x-ray powder diffraction patterns and pressure-time curves. It is observed that the increase in the milling speed and sample/ball weight ratio causes an increase in the amount of hydride. Similarly, when the amount of pressure and amount of nickel increase, the rate of hydrogenation also increases. The result of the measurements shows that, MgH2 and Mg2NiH4 hydride nanoparticles can be synthesized by a single step at the room temperature by using mechanical milling method. It is seen that each varied parameter positively affect the rate of hydrogenation.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    709863

    Nanomaterials in macromolecular synthesis

    Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı

    AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF YAĞCI

  2. Tez No

    843896

    Synthesis of iron and nickel based metal oxide nanoparticles and investigation of their potential use as catalysts in water oxidation reaction

    Demir ve nikel esaslı metal oksit nanoparçacıkların sentezi ve su oksidasyon reaksiyonunda katalizör olarak kullanım potansiyelinin araştırılması

    BÜŞRA ATAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMREN NALBANT

  3. Tez No

    843839

    Synthesis and characterization of magnesium cobalt oxide and chromium cobalt oxide nanoparticles anchored ZnO semiconductor and their investigation as a catalyst in electrochemical water splitting

    Magnezyum kobalt oksit ve krom kobalt oksit nanoparçacıklarına bağlı ZnO yarı iletkenlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokimyasal su bölmesinde katalizör olarak incelenmesi

    EMİNE ECEM NAS

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMREN NALBANT

  4. Tez No

    846268

    Synthesis and characterization of NiCo2O4 nanoparticles anchored ZnO and TiO2 semiconductors and their investigation in electro- and photochemical water splitting

    NiCo2O4 nanoparçacıklarına bağlı ZnO ve TiO2 yarı iletkenliklerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektro- ve fotokimyasal suyun ayrışmasında incelenmesi

    ALEYNA YASAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMREN NALBANT

  5. Tez No

    336873

    Self-assembled peptide template directed synthesis of one-dimensional inorganic nanostructures and their applications

    Kendiliğinden düzenlenen peptit kalıplar yardımıyla inorganik tek-boyutlu nanoyapıların sentezi ve uygulama alanları

    HANDAN ACAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER

Geri Dön