Biyokütle temelli katalizör varlığında NaBH4'ün farklı çözücü ortamlarındaki hidrojen üretiminin incelenmesi

Abstract

Enerji ihtiyacının her geçen gün artması, mevcut fosil yakıt rezervlerinin sınırlı oluşu ve çevresel sürdürülebilirliğin zorunluluğu, alternatif enerji kaynaklarının araştırılmasını kaçınılmaz hâle getirmiştir. Bu bağlamda hidrojen enerjisi, yüksek enerji yoğunluğu ve yanma sonucunda yalnızca su buharı üretmesi gibi çevre dostu özellikleri nedeniyle ön plana çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, yenilenebilir ve temiz enerji kaynağı olan hidrojeni üretmek için hidrojen deposu olarak sodyum borhidrür (NaBH4) kimyasalı kullanılmıştır. Depolanmış hidrojeni güvenilir ve verimli bir şekilde üretmek için biyokütle temelli katalizör sentezlenmiş ve kullanılmıştır. Biyokütle kaynağı olarak Siirt kısalında yetişen Prosopis Farcta bitkisinin meyvesi kullanılmıştır. Biyokütle farklı işlemlerden geçirilerek katalizör olarak sentezlenmiştir. Katalizörün optimum verimle hidrojen ürettiği koşullar belirlenmiştir. Yapılan deneylerde %30 KOH ile muamaele edilen biyokütle 24 saat 75 oC'de etüvde bekletilmiştir. Daha sonra 450 oC'de 45 dk boyunca karbonizasyona tabi tutulmuştur. Yıkanıp süzülerek kullanıma hazır hale getirilmiştir. Sentezlenen katalizörün yüzey yapısı ve morfolojisi hakkında bilgi almak için BET (Yüzey Alanı Ve Porozite(Gözeneklilik) Analizi), SEM-EDS (Taramalı Elektron Mikroskopu -Enerji Dağılım Spektroskopisi) haritalama ve XRD (X- ışını difraksiyonu) karakterizasyon teknikleri kullanılmıştır. Hidrojeni üretmek için çözücü ortamı olarak metanol, etil alkol, propilen glikol ve çözücü karışımları kullanılmıştır. Yapılan deneylerde Prosopis Farcta meyvesinden elde edilen katalizör (PFK) en iyi aktiviteyi metanol + propilen glikol çözücü ortamında göstermiştir. Yapılan deneyeler ve hesaplamalarda aktivasyon enerjisi 26.775 kj/mol ve ilk hızı 11325 mL H?/gcat/dk olarak hesaplanmıştır.

The persistent and escalating demand for energy, the dwindling reserves of fossil fuels, and the imperative for environmental sustainability have rendered the pursuit of alternative energy sources imperative. In this context, hydrogen energy is particularly salient due to its high energy density and its environmentally friendly properties, such as the production of only water vapor as a result of combustion. In this thesis, sodium borohydride (NaBH4) was utilized as a hydrogen storage medium to produce hydrogen, which is a renewable and clean energy source. A biomass-based catalyst was synthesized and used to produce stored hydrogen reliably and efficiently. The fruit of the Prosopis farcta plant, which was cultivated in the Siirt province, was utilized as a biomass source. The synthesis of the biomass as a catalyst was achieved through a series of meticulous processes. The conditions under which the catalyst produces hydrogen with optimal efficiency were determined. In the experimental phase of the study, the biomass treated with 30% KOH was maintained in an oven at 75°C for a period of 24 hours. Subsequently, the specimen was exposed to a carbonization process at a temperature of 450°C for a duration of 45 minutes. The substance was then subjected to a thorough cleansing and filtration process, ensuring its readiness for utilization. A suite of analytical techniques was employed to ascertain the surface structure and morphology of the synthesized catalyst. These techniques included BET (surface area and porosity analysis), SEM-EDS (scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy) mapping, and XRD (X-ray diffraction) characterization. Methanol, ethyl alcohol, propylene glycol, and solvent mixtures were utilized as solvent media to produce hydrogen. In the course of the experiments, the catalyst (PFC) obtained from Prosopis Farcta fruit demonstrated optimal activity in a methanol + propylene glycol solvent medium. In the course of the experiments and calculations, the activation energy was calculated to be 26.775 kJ/mol, and the initial rate was calculated to be 11,325 mL H?/gcat/min.