Katalizör ve ENG katkılı MgH2 peletlerin yapısal özelliklerinin ve hidrojen kinetiğinin araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Nanotıp A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2014
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GÖKHAN GİZER
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ŞADAN ÖZCAN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Metal hidrürler arasında MgH2'nin yüksek sıcaklıkta (300-450oC) ve düşük H2 basınçlarında (0-20 bar) çalışması, bol bulunur olması ve özelliklerinin iyi bilinmesi nedeniyle yoğunlaştırılmış güneş enerji santrallerinde ısı depolama malzemesi olarak uygulama potansiyeli oldukça yüksektir. Magnezyumun hidrojen soğurması egzotermik bir reaksiyondur, 75kJ/molH2 ısı açığa çıkar. Açığa çıkan ısı enerjisi kullanılarak santralin çalışması devam ettirebilir. İyi bir ısı depolama malzemesinin yüksek reaksiyon hızına ve ısıl iletkenliğe sahip olması gereklidir. Fakat MgH2'nin reaksiyon hızı yavaş ve ısıl iletkenliği düşüktür. Bu nedenlerle çalışma kapsamında, MgH2'nin reaksiyon hızını iyileştirmek için metal oksit katalizörler ile birlikte mekanik öğütme işlemi kullanılmıştır. Yüksek ısıl iletkenliğe ulaşmak için ise yapıya yüksek ısıl iletkenliğe sahip genişletilmiş grafit (ENG) katılmıştır. Hacimsel depolama kapasitesini artırmak ve oksijene karşı reaktifliği azaltmak için MgH2-katalizör-ENG karışımı hidrolik pres ile basınçlandırılmıştır. Mekanik öğütme işleminin, presleme basıncının, ENG miktarının, katalizör miktarının ve cinsinin malzemenin yapısal özellikleri ve hidrojen kinetiği üzerindeki etkisi de ayrıca incelenmiştir. Oluşturulan peletlerin hidrojen kinetiği Sievert hacimsel metot ile belirlenirken, yapısal karakterizasyonu taramalı elektron mikroskobu ile irdelenmiştir. Isıl iletkenlik ölçümleri ise çalışma kapsamında tasarlanmış olan ölçüm düzeneği ile yapılmıştır. %90 MgH2, %5 TiO2 ve %5 ENG'den oluşan peletin hidrojen depolama kapasitesi 350oC'ta ağırlıkça %5,6'dır. %5 TiO2 katkısıyla peletlerin hidrojen salınım özellikleri 2 kat geliştirilmiş ve 350oC'ta 15 dakikada tüm hidrojeni salabilmektedir. %5 ENG katılmasıyla ise peletin radyal ısıl iletkenliği 5 kat artarak 4,6 W/mK değerine ulaşmıştır. Pelet, fiziksel özelliklerinde bir değişim olmadan 20 döngü boyunca çalışabilmektedir. Presleme basıncı arttığında fiziksel özelliklerin iyileştiği ve 50 döngüye kadar pelet formunun korunduğu görülmüştür. Bu sonuçlar saf MgH2 peletin hidrojen depolama ve ısıl özelliklerinin, katalizör ve ENG kullanımıyla belirgin olarak iyileştirildiğini göstermektedir. Hazırlanan pelet, 300-450oC sıcaklık aralığında ve 0-20 bar H2 basıncında ısı depolama özelliğiyle yüksek sıcaklık ısı depolama malzemesi olarak kullanılma potansiyeline sahiptir. Anahtar Kelimeler: Hidrojen depolama, CSP santralleri, termokimyasal enerji depolama, MgH2, metal hidrürler.