Kobalt ve nikel içerikli destekli katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve sodyum borhidrürden hidroliz tepkimesi ile hidrojen üretiminde kullanılması
Synthesis and characterization of cobalt and nickel based catalysts and their use in hydrogen production by the hydrolysis reaction of sodium borohydride
- Tez No: 543116
- Danışmanlar: PROF. DR. MİNE ÖZDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Temel İşlemler ve Termodinamik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 358
Özet
Kimyasal hidrojen depolama malzemelerinden sodyum borhidrür (NaBH4) %10,8 hidrojen içeriğiyle önemli depolama bileşiklerindendir. Bu çalışmada, sodyum borhidrürün hidroliz tepkimesinin hızının artırılması amacıyla desteksiz metal borür (Co-B) ve destekli metal borür (Ni-B / Sepiolit, Co-B / Sepiolit, Ni-B / Manyezit, Co-B / Manyezit, Co-Ni-B / Manyezit, Co-B / Al2O3, Co-B / Diaion CRB02) katalizörleri emdirme ve sodyum borhidrür ile indirgeme yöntemi ile sentezlenmiştir. Sentezlenen katalizörlerin karakterizasyonları yapılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında geliştirilen katalizörler sodyum borhidrürün hidroliz tepkimesinde kullanılarak aktiviteleri belirlenmiştir. Üretilen hidrojen hacmi, hidrojen üretim verimi ve hidrojen üretim hızına katalizör miktarı, sodyum borhidrür derişimi, sodyum hidroksit derişimi ve tepkime sıcaklığının etkisi araştırılmıştır. Sentezlenen tüm katalizörlerin tekrar kullanılabilirlikleri incelenmiştir. Deney sonuçlarında 50 °C'de %15 ağ. Co-B / Manyezit katalizörünün 29000 mL/dk gCo hidrojen üretim hızıyla en yüksek performans gösteren katalizör olduğu belirlenmiştir. Katalizörlerin tekrar kullanım özelliklerinin manyezit destekli katalizörlerde en yüksek, Diaion CRB02 destekli katalizörlerde en düşük olduğu görülmüştür. Son aşamada hidroliz tepkimesinin hız ifadelerini belirlemek için tepkime verileri sıfırıncı derece ve birinci derece kinetik modellere uygulanarak sentezlenen katalizörlerle yürütülen tepkimelerin NaBH4'e göre sıfırıncı derece kinetik modele uyumlu olduğu belirlenmiştir. En yüksek hidrojen üretim hızının elde edildiği %15 ağ. Co-B / Manyezit katalizörü ile yürütülen tepkimenin aktivasyon enerjisi 66,2 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Sentezlenen katalizörlerle üretilen hidrojenin PEM yakıt hücresinde kullanım testleri sonucunda %15 ağ. Co-B / Manyezit katalizörü ile en yüksek güç yoğunluğu 2,28 W, %15 ağ. 5Co-1Ni-B / Manyezit katalizörü ile 1,18 W olarak elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Sodium borohydride is one of the chemical hydrogen storage material with its 10.8 wt% hydrogen content. In this study, un-supported (Co-B) and supported metal boride (Co-B / Sepiolite, Ni-B / Sepiolite, Co-B/ Magnesite, Ni-B / Magnesite, Co-Ni-B / Magnesite, Co-B / Al2O3, Co-B / Diaion CRB02) catalysts were synthesized by impregnation and reduction method to increase the reaction rate of catalytic hydrolysis of NaBH4. Synthesized catalysts were characterized. The catalytic activity test of the synthesized catalyst were conducted in the second part of the study by using sodium borohydride in hydrolysis reaction. The effect of the sodium borohydride concentration, sodium hydroxide concentration and reaction temperature were investigated on the hydrogen production rate, hydrogen production efficiency and the volume of the produced hydrogen. Re-usability of all synthesized catalysts was investigated. As a results of experiments maximum hydrogen production rate was obtained as 29000 mL/gco.min with 15% wt. Co-B / Magnesite catalyst at 50 °C. The re-useability of the catalysts were found to be the highest in magnesite supported catalysts and the lowest in Diaion supported catalysts. In order to determine the kinetic of the hydrolysis reaction in the final step, the reaction data were carried out with the synthesized catalysts applied to the zero-order and first-order kinetic models. Activation energies were calculated for all synthesized catalysts. The activation energy of the reaction with 15% wt. Co-B / Magnesite catalyst, in which the highest hydrogen production rate was obtained, calculated as 66.2 kJ / mol. As a result of the tests of hydrogen produced by synthesized catalysts in PEM fuel cell the highest power density was obtained as 2.28 W and 1.18 W with 15% wt. Co-B / Magnesite and 15% wt. 5Co-1Ni-B / Magnesite catalyst respectively.
Benzer Tezler
- Amonyağın hidrojene dönüşümünün mikrodalga odaklı sistemde kobalt, nikel ve molibden ile aktifleştirilmiş destekli katalizörler varlığında incelenmesi
Investigation on conversion of ammonia to hydrogen in microwave focused system in the presence of cobalt, nickel and molybdenum activated supported catalysts
RUKAN CAN SEYFELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLEK VARIŞLI
- Farklı demir öncüllerinin ve seryum fonksiyonlarının FT-olefin performansına olan etkilerinin incelenmesi
Investigation the effect of different iron precursor and cerium functions on FT-olefin performance
DENİZ BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE GÜMÜŞLÜ GÜR
- Nikel ve kobalt içerikli mezogözenekli alümina katalizörleri ile hidrojence zengin sentez gazı üretimi
Production of hydrogen rich synthesis gas with nickel and cobalt containing mesoporous alumina catalysts
ŞAHİKA ÖZEL ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY OKTAR
- Galyumun polimer içerikli membranları kullanarak kobalt, nikel ve çinko ionlarından ayrılması
Полимер кармаган мембрананын жардамы менен галлийдин кобальт, никель жана цинк сыяктуу металлдардын иондорунан ажыратылышы
KURMANCAN KAPAROVA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiKırgızistan-Türkiye Manas ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN TUTKUN
- Extraction of scandium from a lateritic nickel-cobalt ore by means of hydrometallurgical techniques
Hidrometalurjik tekniklerle lateritik bir nikel-kobalt cevherinden skandiyumun ekstraksiyonu
ŞERİF KAYA
Doktora
İngilizce
2016
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAVUZ ALİ TOPKAYA