tc süleyman demirel üniversitesi fen bilimleri enstitüsü metal hidrür ...

T.C. 

SÜLEYMAN DEMĐREL ÜNĐVERSĐTESĐ 

FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ 

METAL HĐDRÜR REAKTÖR TASARIM PARAMETRELERĐNĐN 

HĐDROJEN DEPOLAMA ÖZELLĐKLERĐNE ETKĐSĐNĐN 

DENEYSEL OLARAK ĐNCELENMESĐ 

Muhammet KAYFECĐ 

Danışman: Doç. Dr. Fevzi BEDĐR 

II. Danışman: Doç. Dr. Hüseyin KURT 

DOKTORA TEZĐ 

MAKĐNA MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI 

ISPARTA – 2011

ĐÇĐNDEKĐLER 

i 

Sayfa 

ĐÇĐNDEKĐLER.............................................................................................................. i 

ÖZET .. ........................................................................................................................ iv 

ABSTRACT ................................................................................................................. v 

TEŞEKKÜR ................................................................................................................ vi 

ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ ....................................................................................................vii 

ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ................................................................................................. x 

SĐMGELER VE KISALTMALAR DĐZĐNĐ................................................................xi 

1.GĐRĐŞ......................................................................................................................... 1 

1.1. Hidrojen Üretimi.................................................................................................... 3 

1.1.1. Fosil yakıt yöntemleri......................................................................................... 5 

1.1.2. Elektroliz ............................................................................................................ 5 

1.1.3. Isıl kimyasal yöntem........................................................................................... 6 

1.2. Hidrojenin Depolanması........................................................................................ 6 

1.2.1. Sıkıştırılmış gaz olarak depolama....................................................................... 7 

1.2.2. Sıvı olarak depolama .......................................................................................... 9 

1.2.3. Metal hidrür esaslı depolama............................................................................ 10 

1.2.4. Karbon nanotüplerde depolama........................................................................ 11 

1.2.5. Cam mikro kürelerde depolama ....................................................................... 12 

1.2.6. Bor esaslı depolama.......................................................................................... 13 

1.2.7. Mağaralarda depolama ..................................................................................... 14 

1.3. Metal Hidrürler .................................................................................................... 14 

1.3.1. Metal hidrür termodinamiği.............................................................................. 22 

1.3.1.1. Aktivasyon..................................................................................................... 22 

1.3.1.2. Histeresiz ....................................................................................................... 23 

1.3.1.3. Plato eğimi..................................................................................................... 24 

1.3.1.4. Tersinir kapasite ............................................................................................ 25 

1.3.1.5. Hidrürleşme kinetikleri.................................................................................. 25 

1.3.1.6. Metal hidrür ömrü.......................................................................................... 26

1.3.1.7. Kristal çatlaması ............................................................................................ 27 

1.3.2. Metal hidrürler arası bağlar .............................................................................. 27 

1.3.2.1. Đyonik hidrürler.............................................................................................. 28 

1.3.2.2. Kovalent hidrürler.......................................................................................... 29 

1.3.2.3. Metalik hidrürler............................................................................................ 30 

1.3.3. Metal hidrür Çeşitleri........................................................................................ 31 

1.3.3.1. AB5 intermetalik bileşikleri........................................................................... 32 

1.3.3.2. AB2 intermetalik bileşikleri ........................................................................... 34 

1.3.3.3. AB intermetalik bileşikleri ............................................................................ 35 

1.3.3.4. Diğer intermetalik bileşikler.......................................................................... 36 

1.3.3.5. Katı çözelti alaşımları.................................................................................... 36 

2.KAYNAK ÖZETLERĐ............................................................................................ 38 

3.MATERYAL VE YÖNTEM................................................................................... 53 

3.1. Materyal............................................................................................................... 53 

3.1.1. Metal hidrür reaktör.......................................................................................... 53 

3.1.2. Mekanik öğütücü .............................................................................................. 55 

3.1.3. Split fırın........................................................................................................... 57 

3.1.4. Vakum pompası................................................................................................ 58 

3.1.5. Sıcaklık tarayıcı cihaz....................................................................................... 59 

3.1.6. Deney tesisatı.................................................................................................... 59 

3.1.7. Hassas terazi ..................................................................................................... 60 

3.1.8. Hidrojen gazı .................................................................................................... 61 

3.1.9. Azot gazı........................................................................................................... 61 

3.2. Yöntem ................................................................................................................ 62 

3.2.1. Metal hidrür reaktör kanat etkenliği ................................................................. 62 

3.2.1.1. Kanat verimi .................................................................................................. 63 

3.2.1.2. Toplam yüzey verimi..................................................................................... 64 

3.2.2. Deneyler............................................................................................................ 66 

3.2.3. Yapay sinir ağları.............................................................................................. 67 

ii

3.2.3.1. Yapay sinir ağlarının özellikleri .................................................................... 68 

3.2.3.2. Yapay sinir alanlarının kullanım alanları ...................................................... 69 

3.2.3.3. Yapay sinir ağı yapıları.................................................................................. 70 

3.2.3.4. Yapay sinir ağı ile modelleme....................................................................... 71 

4.ARAŞTIRMA BULGULARI.................................................................................. 72 

4.1. Deneysel Çalışmalardan Elde Edilen Bulgular ................................................... 72 

4.2. YSA Kullanılarak Yapılan Modellemeden Elde Edilen Bulgular....................... 91 

5. TARTIŞMA VE SONUÇ..................................................................................... 100 

5.1. Sonuçlar............................................................................................................. 100 

5.2. Öneriler.............................................................................................................. 102 

6.KAYNAKLAR...................................................................................................... 104 

EKLER ..................................................................................................................... 111 

EK-1 Kullanılan Alaşım ve Gazların Kimyasal ve Fiziksel Özellikleri................... 111 

EK-2 Deneysel Sistem Resimleri ............................................................................. 113 

ÖZGEÇMĐŞ.............................................................................................................. 117 

iii

ÖZET 

Doktora Tezi 

METAL HĐDRÜR REAKTÖR TASARIM PARAMETRELERĐNĐN 

HĐDROJEN DEPOLAMA ÖZELLĐKLERĐNE ETKĐSĐNĐN DENEYSEL 

OLARAK ĐNCELENMESĐ 


Süleyman Demirel Üniversitesi 

Fen Bilimleri Enstitüsü 

Makina Mühendisliği Anabilim Dalı 

Danışman: Doç. Dr. Fevzi BEDĐR 

Bu çalışmada, metal hidrür reaktörlerde hidrojen şarj/deşarj işlemi deneysel olarak 

incelenmiş ve yapay sinir ağları (YSA) kullanılarak modellenmiştir. Deneysel 

çalışmalarda kanatçıksız ve kanatçıklı olmak üzere iki farklı geometride metal hidrür 

reaktör tasarlanmış ve imal edilmiştir. Hidrojen şarj/deşarj işlemi üzerine etkili olan 

çalışma şartları, reaktör geometrisi ve alaşım gibi parametreler araştırılmıştır. Bu 

amaçla yapılan deneysel çalışmalarda reaktöre beslenen hidrojen şarj basıncı 2, 4, 6 

ve 8 bar değerlerine ayarlanarak reaktörlerin farklı noktalarındaki sıcaklıklarının 

zamanla değişimi incelenmiştir. 

Yapılan deneylerde maksimum sıcaklıklar z=60 mm noktasında, 2, 4, 6 ve 8 bar şarj 

basınçlarında Reaktör 1’de sırasıyla 88.77, 102.92, 116.24 ve 128.72 °C olurken, 

Reaktör 2’de 81.33, 98.1, 113.27 ve 121.52 °C olarak ölçülmüştür. Depolanan 

hidrojen kütlesini belirlemek için yapılan çalışmalarda ise 4, 6 ve 8 bar basınçlarda 

sırasıyla Reaktrör 1’de 0.88, 1.17, 1.32 g, Reaktör 2’de ise 1.13, 1.25, 1.55 g olarak 

ölçülmüştür. Oluşturulan YSA modelinde ise, Reaktör 1 ve Reaktör 2 için depolanan 

hidrojen kütlesinin yaklaşık % 99 doğrulukta tahmin edilebileceği hesaplanmıştır. 

YSA modelinde R 2 , RMSE ve MAPE değerleri Reaktör 1 için sırasıyla 0.9991, 

0.000062 ve 0.02146 olarak bulunurken, Reaktör 2 için sırasıyla 0.9984, 0.01258 ve 

0.00424 olarak bulunmuştur. Ayrıca LaNi5 alaşımlarına Al ilavesi reaksiyonu 

hızlandırmış ve hidrür reaktörlerde şarj süresini kısaltmıştır. 

Anahtar Kelimeler: Hidrojen depolama, metal hidrür reaktör, LaNi4.75Al0.25 

alaşımları, reaktör tasarımı, YSA 

2011, 118 sayfa 

iv

ABSTRACT 

Ph. D. Thesis 

EXPERIMENTAL STUDY FOR EFFECT OF DESIGN PARAMETERS OF 

METAL HYDRIDE REACTOR ON HYDROGEN STORAGE PROPERTIES 


Süleyman Demirel University 

Graduate School of Applied and Natural Sciences 

Department of Mechanical Engineering 

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Fevzi BEDĐR 

In this study, hydrogen charge/discharge process in metal hydride reactors has been 

investigated experimentally and modeled by using Artificial Neural Network (ANN). 

Metal hydride reactors have two different geometry with finned and not finned were 

designed and manufactured at the experimentally study. Parameters affecting the 

hydrogen charge/discharge process, such as operation conditions, reactor geometry 

and alloys were investigated. For this purpose, hydrogen feeding pressure to the 

reactor was adjusted to 2, 4, 6 and 8 bar, and the variation of temperature on different 

points of the reactor and absorbed hydrogen mass by the time was investigated. 

The maximum temperature values on z=60 mm point of the Reactor 1 for 2, 4, 6 and 

8 bar charging pressures were 88.77, 102.92, 116.24 and 128.72 °C respectively 

while the same values for the same point of Rector 2 were measured as 81.33, 98.1, 

113.27 and 121.52 °C respectively. On the studies, to determine absorbed hydrogen 

mass was measured as 0.88, 1.17, 1.32 g in Reactor 1 and 1.13, 1.25, 1.55 g in 

Reactor 2 for the charging pressures of 4, 6 and 8 bar respectively. It was calculated 

that the amount of absorbed hydrogen mass in Reactor 1 and 2 can be estimated by 

the developed ANN model with an accuracy of about 99%. In ANN model R 2 , 

RMSE and MAPE values for Reactor 1 were found as 0.999, 0.00006 and 0.0214 

respectively while for the Reactor 2 these values were found as 0.998, 0.01258 and 

0.0042 respectively. Also, Al addition to the LaNi5 alloys have accelerated the 

reaction and decreased the charging time on hydride reactors. 

Key Words: Hydrogen storage, metal hydride reactor, LaNi4.75Al0.25 alloys, reactor 

design, ANN. 

2011, 118 pages 

v

TEŞEKKÜR 

Bu araştırma için beni yönlendiren, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile 

aşmamda yardımcı olan değerli danışmanlarım Doç. Dr. Fevzi BEDĐR ve Doç. Dr. 

Hüseyin KURT hocalarıma teşekkür ederim. Deneysel çalışmaların yapılmasında 

imkânlarını ve desteklerini esirgemeyen Niğde Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık 

Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyeleri Prof. Dr. Mahmut D. MAT, 

Doç. Dr. Yüksel KAPLAN hocalarıma ve HYTEM laboratuarı çalışanlarına 

teşekkürlerimi sunarım. Ayrıca araştırmanın yürütülmesi aşamasında maddi ve 

manevi desteklerini esirgemeyen değerli arkadaşlarım Arş. Gör. Dr. Ali KEÇABAŞ, 

Arş. Gör. Engin GEDĐK, Öğr. Gör. Ali UYSAL, Öğr. Gör. Şafak ATAŞ ve adını 

burada sayamadığım bütün arkadaşlarıma ve hocalarıma teşekkür ederim. 

1710-D–08 No`lu Proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel 

Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimine teşekkür ederim. 

Ayrıca bugünlere gelmemde çok büyük emeği bulunan annem, babam ve 

kardeşlerime tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan eşim Nurcan ve kızım 

Zeynep Nisa’ya sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım. 

vi 


ISPARTA, 2011

ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ 

Şekil 1.1. Hidrojen üretim zinciri................................................................................. 4 

Şekil 1.2. Sıkıştırılmış hidrojen gazı depolama tankı (kompozit silindir) ................... 9 

Şekil 1.3. Sıvı hidrojen depolama tankı ..................................................................... 10 

Şekil 1.4. Tek ve çok duvarlı karbon nanotüpler ....................................................... 11 

Şekil 1.5. Mikro cam kürelerde hidrojen depolama................................................... 12 

Şekil 1.6. Sodyum bor hidrür esaslı hidrojen depolama ............................................ 13 

Şekil 1.7. Bor esaslı hidrojen depolama..................................................................... 14 

Şekil 1.8.a) Metal üzerinde hidrojen kemisorpsiyonu, b) Moleküler potansiyel 

kuyusu ve atomik hidrojen ...................................................................... 16 

Şekil 1.9. Metal hidrürlerde faz dönüşüm şeması...................................................... 17 

Şekil 1.10. LaNi5 hidrojen absorpsiyon hızı a) Polikristalize, b) Nano-kristalize, 

c) katalizörlü nanokristalize .................................................................... 19 

Şekil 1.11. Metal hidrür teorik P-C eğrisi.................................................................. 20 

Şekil 1.12. P-C izotermleri gerçek diyagramı............................................................ 20 

Şekil 1.13. Şematik van’t Hoff grafiği....................................................................... 21 

Şekil 1.14. Đkili hidrürler tablosu ............................................................................... 28 

Şekil 1.15. Bazı doğal elementler için van’t Hoff diyagramı .................................... 32 

Şekil 1.16. Çeşitli AB5 alaşımları için van’t Hoff diyagramı .................................... 33 

Şekil 1.17. Bazı AB2 alaşımları için van’t Hoff diyagramı ....................................... 34 

Şekil 1.18. Bazı AB alaşımları için van’t Hoff diyagramı......................................... 35 

Şekil 3.1. Reaktörlerin kesit görünüşleri, a) Reaktör 1 ve b) Reaktör 2 .................... 54 

Şekil 3.2. Reaktör 1 ve Reaktör 2 kesit görünüşleri ve imal ölçüleri......................... 54 

Şekil 3.3. Termokuplların metal hidrür reaktörler üzerine yerleşimi......................... 55 

Şekil 3.4. Metal hidrür tozlarını öğütmek için kullanılan mekanik öğütücü ............. 56 

Şekil 3.5. Split fırın.................................................................................................... 57 

Şekil 3.6. Vakum pompası ......................................................................................... 58 

Şekil 3.7. Sıcaklık tarayıcı cihaz................................................................................ 59 

Şekil 3.8. Deney tesisatı............................................................................................. 60 

vii

Şekil 3.9. Hassas terazi............................................................................................... 60 

Şekil 3.10. Dikdörtgen profilli dairesel kanat verimleri ............................................ 63 

Şekil 3.11. Dikdörtgen ve dairesel kanat dizileri ....................................................... 65 

Şekil 3.12. Đleri beslemeli YSA yapısı....................................................................... 71 

Şekil 4.1. 2 bar basınçta reaktör uzunlukları boyunca zamana bağlı sıcaklık 

değişimleri, a) Reaktör 1 ve b) Reaktör 2 ............................................... 74 







Şekil 4.5. Reaktör 1’de 2, 4, 6 ve 8 bar basınçlarda ve z = 5 mm noktasında 

zamana bağlı sıcaklık değişimleri. .......................................................... 79 


zamana bağlı sıcaklık değişimleri ........................................................... 80 





Şekil 4.9. Reaktör 2’ de 2, 4, 6 ve 8 bar basınçlarda ve z = 5 mm noktasında 

zamana bağlı sıcaklık değişimleri. .......................................................... 83 







Şekil 4.13. Reaktör 1 ve Reaktör 2 reaktörlerde 4 bar basınçta depolanan hidrojen 

kütlesinin zamana bağlı değişimi ............................................................ 87 


kütlesinin zamana bağlı değişimi ............................................................ 88 


kütlesinin zamana göre değişimi............................................................. 88 

Şekil 4.16. Reaktör 1’de 4, 6 ve 8 bar basınçlarda depolanan hidrojen kütlesinin 

zamana bağlı değişimi............................................................................. 89 

viii


zamana bağlı değişimi............................................................................. 90 

Şekil 4.18. Reaktör 1 için oluşturulan YSA yapısı .................................................... 92 

Şekil 4.19. Reaktör 2 için oluşturulan YSA yapısı .................................................... 93 

Şekil 4.20. Reaktör 1 için YSA eğitim verileri ile deneysel verilerin 

karşılaştırılması ....................................................................................... 97 

Şekil 4.21. Reaktör 2 için YSA eğitim verileri ile deneysel verilerin 

karşılaştırılması ....................................................................................... 97 

Şekil 4.22. Reaktör 1’de depolanan hidrojen kütlesinin zamana ve basınca bağlı 

değişimi ................................................................................................... 98 

Şekil 4.23. Reaktör 1’de depolanan hidrojen kütlesinin zamana ve basınca bağlı 

değişimi ................................................................................................... 98 

ix

ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ 

Çizelge 1.1. Farklı depolama yöntemlerinde elde edilebilecek hidrojen miktarı 

ve enerji yoğunluk değerleri...................................................................... 7 

Çizelge 1.2 Bazı önemli intermetalik bileşiklerin protatipi ve yapısı ........................ 31 

Çizelge 4.1. Reaktör 1 YSA modeli nöron 1–6 için LM algoritması denklem 

sabitleri.................................................................................................... 94 


sabitleri.................................................................................................... 94 


sabitleri.................................................................................................... 95 


sabitleri.................................................................................................... 95 

Çizelge 4.5. Normalizasyon değerleri ........................................................................ 96 

Çizelge 4.6. Đstatiksel veriler ...................................................................................... 96 

x

Ab 

Ac 

At 

cH 

DH 

Asal yüzey alanı (m 2 ) 

Kesit alanı (m 2 ) 

Toplam yüzey alanı (m 2 ) 

SĐMGELER VE KISALTMALAR DĐZĐNĐ 

Hidrojen konsantrasyonu 

Difüzyon katsayısını (cm 2 /s) 

F Faraday sabiti 

h Isı taşınım katsayısı (W/m 2 K) 

H Reaksiyon entalpisi (kJ/kg) 

H Silindir yüksekliği (m) 

H/M Hidrojenin metale oranı 

L Kanat uzunluğu (m) 

m Kütle (kg) 

N Kanat sayısı 

n Mol sayısı (mol) 

NA 

Avagadro sayısı (6.22x10 -23 ) 

P Basınç (bar) 

PA 

PD 

qt 

qwo 

Ru 

Absorpsiyon basıncı (bar) 

Desorpsiyon basıncı (bar) 

Kanatlı durumda geçen ısı (W/K) 

Kanatsız durumda geçen ısı (W/K) 

Evrensel gaz sabiti (8.314 J/molK) 

S Entropi (kJ/K) 

t Kanat et kalınlığı (m) 

T Sıcaklık (°C) 

t Zaman (s) 

V Hacim (m 3 ) 

α Küre yarıçapı (m) 

εf 

ηf 

θb 

Kanat etkenliği 

Kanat verimi 

Sıcaklık farkı (°C) 

xi

1. GĐRĐŞ 

Ekonomik kalkınmanın temel öğelerinden biri olan enerji, insanlığın vazgeçilmez 

gereksinimlerinden biridir. Dünya nüfusu ve endüstriyel gelişmelere paralel olarak 

enerji gereksinimi giderek artmakta buna karşın fosil enerji kaynaklarının rezervleri 

hızla tükenmektedir. En son istatiksel değerlendirmelere göre; dünya enerji 

ihtiyacının %38.5’ini karşılayan petrolün 41 yıl, %23.7’sini karşılayan doğal gazın 

62 yıl, %24.7’sini karşılayan kömürün ise 230 yıl rezerv kullanım süresi 

bulunmaktadır. 1900 yılında nüfusu 1.6 milyar, birincil enerji tüketimi yaklaşık 1000 

Mtep olan dünyamızda 1997 yılında nüfus 6.5 milyara ulaşmış, birincil ticari enerji 

tüketimi 11700 Mtep düzeyine çıkmıştır (www.iea.org, 2011). Böylece bir yüzyıl 

içinde dünyanın birincil enerji tüketimi 8 katın üzerinde artış göstermiştir. 

Dünyada enerji talebinin karşılanmasında ana kaynakların fosil yakıtlar olması, fosil 

yakıtların yanma reaksiyonu ile değerlendirilmesi ve bu reaksiyonda karbondioksit 

(CO2), karbon monoksit (CO), kükürt dioksit (SO2) ve azot oksit (NOx) gibi zararlı 

emisyonların ortaya çıkması, çok büyük çevre sorunları yol açmaktadır. Bugün 

dünyanın en önemli çevre sorunu olan küresel ısınmanın ana nedeni, artan CO2 

emisyonu ile atmosferin sera etkisinin güçlenmesidir. Birincil enerji kaynaklarının 

rezervlerinin kısıtlı olması, yakıt fiyat artışları, nüfus artışı, endüstrileşme, ulusal 

kaynaklarının değerlendirilmesi zorunluluğu, 21. Yüzyılın sosyo-ekonomik 

yapılanması, mevcut yakıtların çevre üzerindeki olumsuz etkileri (sera etkisi, küresel 

ısınma, iklim değişiklikleri, yağış anormallikleri, asit yağmurları, sağlık problemleri 

gibi), yeni enerji teknolojileri kapsamında, depolanabilir, yüksek kalorifik değeri 

taşınabilir bir enerji kaynağı olan hidrojen enerjisini ön plana çıkarmıştır. 

Hidrojen enerjisi önümüzdeki yüzyılın en önemli enerji kaynaklarından biri olarak 

kabul edilmektedir. Bu enerji, sudan elde edilebilmekte ve yüksek verimlilikle, çevre 

üzerinde hiçbir olumsuz etki yaratmadan yararlı bir enerjiye dönüştürülebilmektedir 

(Altan ve Yörükoğulları, 1997). Dünyanın enerji sorununu çözmek için kullanılacak 

hidrojen enerjisi ile milyarlarca yıl yetecek enerji devamlı olarak üretilebilecektir. 

Hidrojen gazı bir enerji olarak avantajlarından en önemlisi toksik etki içermeyen ve 

1

korozyona neden olmayan bir gaz oluşudur. Bu yüzden gerekli önlemler alındığında 

hidrojen enerjisinin kullanılması tehlikesiz ve çok basittir. Kirliliğe neden olmayan 

hidrojen yakıt olarak yakılması sonucunda atık olarak su buharı ortaya çıkmaktadır 

(Pottier and Bailleux, 1986). Atık madde olarak su buharı oluşması doğal çevreye 

zarar vermemesinin yanında, diğer enerji atıklarının verdiği zararların giderilmesine 

yardımcı olabilmekte ve teknolojinin birçok alanında hidrojen atıklarından etkin bir 

şekilde doğal geri dönüşümlü olarak yararlanılabilmektedir (Altan ve Yörükoğulları, 

1997). 

Bir enerji kaynağı olarak hidrojenin sahip olduğu en önemli özellik depolanabilir 

olmasıdır. Ancak bilinen en hafif gaz olması nedeniyle (yoğunluğu 0.0838 kg/m 3 ) 

depolanmasında bazı problemler ortaya çıkmaktadır. Geleceğin enerjisi olan 

hidrojenin günümüzde yaygın olarak kullanımı için depolanmasında verimli ve etkin 

yöntemlerin geliştirilmesi gerekir. Hidrojeni depolamada kullanılan birçok yöntem 

vardır. Hidrojen sıkıştırılarak gaz halinde ya da çok düşük sıcaklıklara soğutulup 

sıvılaştırılarak sıvı halde depolanabilmektedir. Fakat yapılan araştırmalar, en etkili 

depolama yönteminin katı olarak depolama olduğunu göstermiştir. Hidrojen, fiziksel 

olarak karbon nanotüplerde, kimyasal olarak da hidrürlerde katı halde 

depolanabilmektedir. Depolama yöntemleri içinde yüksek depolama kapasiteleri, 

uygun çalışma ortamları ve düşük basınçta çalıştıkları için daha güvenli olmaları 

nedeniyle en etkili yöntemin hidrür şeklinde depolama olduğunu göstermiştir 

(Barkhordarian et al., 2006). Metal hidrür olarak depolamada hidrojen metaller arası 

boşluklarda depolanmaktadır. Hidrür bileşikleri belli bir sıcaklıkta hidrojenle 

reaksiyona girerek hidrojeni absorbe eden, ısıtıldıklarında ise depoladıkları hidrojeni 

serbest bırakan bileşiklerdir. Hidrojen hidrür formunda yükseltilmiş sıcaklıklarda 

birçok geçiş metalleri ve alaşımlarıyla reaksiyona girer. Bu alaşımlardan 

elektropozitif olanlar, örneğin Sc, Yt, lantanitler, aktinitler ve Ti, Va grubu 

elementler oldukça reaktif metal hidrürlerdir (Züttel, 2003). 

Yapılan bu çalışmanın amacı, daha yüksek kapasitede hidrojen depolayabilen, 

depoladığı bu hidrojenin daha uygun sıcaklıklarda serbest bırakabilen, hafif ve 

ekonomik olan yeni hidrür alaşımlarının araştırılmasıdır. Depolama metalleri ile ilgili 

2

araştırılan karakteristikler ise şarj/deşarj edilen hidrojen miktarı, metal hidrürün 

termal stabilitesi, şarj/deşarj kinetiği, termodinamik ve termofiziksel özellikler, 

kristal yapı ve segregasyon veya karbonizasyon gibi yüzey işlemleri olarak 

sıralanabilir. Özellikle reaksiyon hızını önemli ölçüde etkileyen parametrelerin 

başında alaşım özellikleri ve reaktör tasarımı gelmektedir. Bu çalışmada LaNi-Al 

alaşımlarının hidrojen depolama özellikleri deneysel ve teoriksel olarak 

incelenmiştir. 

Bu amaçla Reaktör 1 ve Reaktör 2 olarak adlandırılan kanatçıksız ve kanatçıklı 

olmak üzere iki adet reaktör tasarlanmıştır ve imal edilmiştir. Her iki reaktörde 2, 4, 

6 ve 8 bar olarak hidrojen şarj basıncı farklı değerlere ayarlanmış, reaktörlerin z- 

ekseni boyunca 5, 20, 40 ve 60 mm noktalarına yerleştirilen termokupllar 

kullanılarak reaktör içerisindeki sıcaklık dağılımları belirlenmiştir. Ayrıca şarj 

basıncı 4, 6 ve 8 bar arasında değiştirilerek reaktörlerde depolanan hidrojen 

kütlesine; şarj basıncının, sıcaklığın ve reaktör tasarımının etkisi belirlenmiştir. Diğer 

yandan yapay sinir ağları kullanılarak oluşturulan model ile depolanan hidrojen 

kütlesi tahmin edilmiş ve deneysel verileri karşılaştırılarak oluşturulan modelin 

geçerliliği ortaya konmuştur. 

1.1. Hidrojen Üretimi 

Hidrojen doğal bir yakıt olmayıp, birincil enerji kaynaklarından yararlanılarak su, 

fosil yakıtlar ve biokütle gibi değişik hammaddelerden üretilebilen sentetik bir 

yakıttır. Üretim kaynakları son derece bol ve çeşitlidir. Bunlar arasında su, hava, 

kömür ve doğal gaz sayılabilir. Ancak, sayılan bu kaynaklardan kömür ve doğal gaz 

fosil yakıt olup, sınırlı rezerve sahiptir. Ayrıca fosil yakıtların hem birincil enerji 

kaynağı olarak kullanılması hem de hidrojen üretiminde kullanılması çok büyük 

çevre sorunlarına yol açmaktadır. Bu nedenle, hidrojenin temiz enerji kaynakları ile 

sudan üretimi en doğru seçim olacaktır. Her türlü birincil enerji yardımıyla üretilen 

hidrojen, günümüzde suni gübreden, nebati yağlara, roket yakıtlarına kadar çeşitli 

alanlarda kullanılmaktadır. Günümüzde çeşitli uygulamalar için yaklaşık 600 milyar 

metreküp hidrojen üretilmektedir. Hidrojen üretimi için en önemli yöntem suyun 

3

elektrolizle oksijen ve hidrojene ayrıştırılmasıdır. Diğer yandan hidrojen üretiminde 

fosil yakıtların yanında güneş, rüzgâr, dalga enerjileri, jeotermal enerji ve biokütle 

gibi birincil enerji kaynaklarından da yararlanılmaktadır (Türe, 2001). 

Hidrojenin üretilmesi aşamasında Şekil 1.1’de gösterilen buhar iyileştirme, atık 

gazların saflaştırılması, elektroliz, foto süreçler, termokimyasal süreçler, radyoliz 

gibi alternatif birçok hidrojen üretim teknolojileri mevcuttur. Üretilen hidrojen boru 

hatları veya tankerler ile büyük mesafelere taşınabilir. Hidrojen diğer yakıtlara göre 

pahalı olmasına rağmen uzun dönemde teknolojik ilerlemelerle enerji kullanımında 

önemli rol oynayacaktır. Pazarın bölgesine ve boyutuna bağlı olarak hidrojenin kg 

başına maliyeti 3.52–10.5 TL arasındadır. Ancak bu maliyet göreceli olup, hidrojen 

çağına adım atılmakla hızlı düşüşü beklenmektedir. Çevresel zararlar ve yüksek 

kullanma verimi dikkate alındığında solar hidrojen enerji sistemleri en düşük etkin 

maliyete sahiptir. 

UYGULAMA DAĞITIM ÜRETĐM 

Şekil 1.1. Hidrojen üretim zinciri (Gosselink, 2002) 

4

1.1.1. Fosil yakıt yöntemleri 

Günümüzde sanayide kullanılan hidrojen büyük miktarlarda, doğal gaz, petrol 

ürünleri veya kömür gibi fosil yakıtlardan elde edilmektedir. En çok kullanılan 

yöntemler, doğal gazın katalitik buhar ıslahı, petrolün kısmi oksidasyonu, buhar 

demir işlemi ve kömür gazlaştırılması şeklindedir. Bunlardan başka, temel amacı 

hidrojen üretimi olmamakla birlikte diğer sanayi maddelerinin üretimi sırasında, yan 

ürün olarak hidrojen elde edilmektedir. Bu yöntemler arasında, klor-alkaliden karşıt 

klor üretimi, ham petrolün rafineri işleminde hafif gazların üretimi, kok fırınlarında 

kömürden kok üretimi ve margarin sanayisinde kimyasal hidrojenerasyon işlemleri 

sayılabilir (Türe, 2001). 

1.1.2. Elektroliz 

Suyun doğru akım kullanılarak hidrojen ve oksijenlerine ayrılması elektroliz olarak 

tanımlanmaktadır. Bu yöntem hidrojen üretimi için en basit yöntem olarak 

bilinmektedir. Đlke olarak, bir elektroliz hücresi içinde, genelde düzlem bir metal 

veya karbon plakalar olan, iki elektrot ve bunların içine daldırıldığı, elektrolit olarak 

adlandırılan iletken bir sıvı bulunmaktadır. Doğru akım kaynağı bu elektrotlara 

bağlandığında akım iletken sıvı içinde, pozitif elektrottan negatif elektroda doğru 

akacaktır. Bunun sonucu olarak da, elektrolit içindeki su, katottan çıkan hidrojen ve 

anottan çıkan oksijene ayrışacaktır. Burada yalnız suyun ayrışmasına karşılık, su iyi 

bir iletken olmadığı için elektrolit in içine iletkenliği artırıcı olarak genelde potasyum 

hidroksit gibi bir madde eklenmektedir. Suyun elektrolizi için, normal basınç ve 

sıcaklıkta, ideal olarak 1.23 Volt yeterlidir. Ancak bu değerlerde tepkimenin oldukça 

yavaş olması ve oluşan hidrojenin oksijenden ayrıştırılması gibi nedenlerden dolayı, 

elektroliz işleminde daha yüksek gerilimler kullanılmaktadır. Hidrojen üretim hızı, 

gerçek akım şiddeti ile orantılı olduğundan, ekonomik nedenlerle yüksek akım 

yoğunlukları tercih edilmektedir. Bundan dolayı pratikte suyun ayrıştırılması için 

hücre başına uygulanan gerilim genelde 2.0 Volt’dur. Teorik olarak, her metreküp 

oksijen için 2.8 kWh elektrik enerjisi yeterli olmakla birlikte, yukarıda belirtilen 

nedenlerden dolayı pratikte kullanılan elektrik enerjisi miktarı bir metreküp hidrojen 

5

üretimi için 3.9–4.6 kWh arasında değişmektedir. Buna göre elektroliz işleminin 

verimi yaklaşık %70 civarında olmaktadır. Ancak, son yıllarda bu alanda yapılan 

çalışmalar ve gelişen teknoloji sayesinde yaklaşık %90 verim elde edilmiştir. Pratikte 

kullanılan elektroliz hücrelerinde, nikel kaplı çelik elektrotlar kullanılmaktadır (Türe, 

2001). 

1.1.3. Isıl kimyasal yöntem 

Fosil veya nükleer yakıtlardan elde edilen birincil enerjilerin elektroliz yolu ile 

hidrojene dönüştürülmesinin verimi, ilk başlarda bu yakıtlardan elde edilecek 

elektrik enerjisinin verimine bağlıdır. Elektrik üretim verimi, modern fosil yakıt 

santralleri için yaklaşık %38 ve nükleer tesisler için %32 seviyesindedir. Elektroliz 

hücresinin ticari olarak %80 verim de çalıştığı düşünüldüğünde, fosil yakıtlardan 

elektroliz yoluyla hidrojen elde etmede toplam verim %25–30 olmaktadır. Elektrik 

üretimi sırasında oluşan ısı enerjisi, suyun ayrıştırılması için kullanıldığında, daha 

yüksek verim elde etmek mümkündür. Ancak, suyun ısı enerjisi ile ayrıştırılması için 

en az 2500 °C’lik bir sıcaklık gerekmektedir. Burada, tek basamakta termo-kimyasal 

işlem yerine, birkaç basamaklı işlemler önerilmektedir. Bu alanda yapılan çalışmalar 

sonucu, çok basamaklı ısıl kimyasal işlemlerde gerekli sıcaklık 950 °C’ye kadar 

indirilmiş, toplam verim ise %50 olarak bulunmuştur. Isıl-kimyasal yöntem 

üzerindeki çalışmalar yoğun bir şekilde sürmektedir (Türe, 2001). 

1.2. Hidrojenin Depolanması 

Hidrojenin yaygın şekilde kullanımında başlıca engel depolanmasıdır. Hidrojen gaz 

formunda oda sıcaklığı ve basıncında aynı eşdeğer enerji miktarına sahip bir gazdan 

3000 kat daha fazla yer kaplar. Bu nedenle de hidrojenin araçlarda ve mobil 

uygulamalarda kullanımı için sıkıştırma, sıvılaştırma veya diğer yöntemlerinde 

kullanılması gereklidir. Depolamada dört ana teknik kullanılmaktadır. Bunlar; 

sıkıştırılmış gaz, kriyojenik sıvı, metal hidrür ve karbon adsorpsiyonudur. Kısa 

dönemde en uygulanabilir olanları kriyojenik sıvı ve metal hidrürlerde depolamadır. 

Metal hidrür yöntemi gelişmiş bir yöntem olsa da rekabet edebilir olması için daha 

6

fazla araştırma yapılması gereklidir. Karbon adsorpsiyonu ise henüz olgunlaşmış bir 

teknik değildir, ancak araştırma-geliştirme çalışmalarının sonunda hedefler 

gerçekleştirilirse uygulanabilir yöntem olarak görülmektedir. Hidrojenin son 

kullanımda depolama teknikleri her bir uygulama için farklıdır. Çizelge 1.1’de bazı 

depolama teknikleriyle depolanabilecek hidrojen miktarları ve enerji yoğunlukları 

verilmiştir. 

Çizelge 1.1. Farklı depolama yöntemlerinde elde edilebilecek hidrojen miktarı ve 

enerji yoğunluk değerleri (Selvam et al. 1986) 

Depolama Hidrojen miktarı Hacimce yoğunluk* Enerji Yoğunluğu 

Ortamı (ağırlıkça %) (H/l ) (x10 25 ) MJ/kg MJ/l 

Gaz halde 100 0.50 141.9 1.20 

Sıvı H2 (-253 °C) 100 4.20 141.9 9.92 

MgH2 7.65 6.70 9.92 14.32 

VH2 2.10 11.4 - - 

Mg2NiH4 3.60 5.90 4.48 11.49 

TiFeH1,95 1.95 5.50 2.47 13.56 

LaNi5H6,7 1.50 7.60 1.94 12.77 

NaAlH4 7.40 - - 8.25 

NaBH4 (Katı) 10.6 6.80 - - 

NaBH4 -20 sol. 4.40 - 44.0 - 

NaBH4 -35 sol. 7.70 - 77.0 - 

Nanotüpler 1–10 - - - 

Benzin - - 47.27 6.6–9.9 

Metanol - - 22.69 5.9–8.9 

* Bu değerlere tank ağırlığı dâhil edilmemiştir. 

1.2.1. Sıkıştırılmış gaz olarak depolama 

Bu depolama oda sıcaklığında yüksek basınca dayanıklı tankta yapılmaktadır. 

Sıkıştırılmış gaz depolama tankı Şekil 1.2’de gösterilmiştir. Sıkıştırılmış gaz 

depolamada tankın ağırlığına dolayısıyla tankın tipine bağlı olarak ağırlıkça %1–7 

hidrojen depolanmaktadır. Daha hafif, dayanıklı ve ağırlıkça daha fazla hidrojen 

depolayabilen tanklar daha pahalıdır. Doldurma istasyonunda hidrojen gazının 

sıkıştırılması için yakıtın enerji içeriğinin %20’si kadarı harcanır. 

Sıkıştırılmış gaz olarak basınçlı tanklarda depolama yöntemi iyi bilinen bir depolama 

yöntemidir. Hidrojen yüksek basınç tanklarının içine sıkıştırılır. Bu süreci 

7

gerçekleştirmek için enerji gereklidir ve sıkıştırılan gazın doldurduğu bu hacim 

genellikle oldukça geniştir. Bu hidrojenin geleneksel benzin tanklarına göre düşük 

enerji yoğunluğuna sahip olması ile sonuçlanır. Bir hidrojen gaz tankı bir benzin 

tankının depoladığı enerjiye eşit miktarda enerji ihtiva ettiğinde benzin tankından 

3000 kez daha büyük olacaktır (www.fuelcellstore.com, 2010). 

Hidrojen günümüzde genellikle 50 litrelik silindirik depolarda 200–250 bar basınç 

altında depolamaktadır. Ancak gaz olarak depolama basıncı 600–700 bar’a kadar 

çıkabilmektedir. 50 litrelik tanklarda bile depolansalar hidrojen çok hafif olduğu için 

hacimsel enerji yoğunluğu çok düşüktür. Diğer taraftan yüksek basınçtan dolayı 

depolama tankları ağır olmaktadır (www.e-sources.com, 2010). 

Hidrojen çok yüksek basınç ve düşük sıcaklıklarda ideal gaz özelliği göstermektedir. 

Dolayısıyla belli bir basınç ve sıcaklıktaki molekül sayısı ve kütlesi ideal gaz 

denkleminden hesaplanabilir. 

P V 

n = ⇒ m = n M 

(1.1) 

R T 

u 

Bu denklemde, n hidrojenin mol sayısı, M; molekül ağırlığı, R;evrensel gaz sabitidir. 

Hidrojenden elde edilecek enerji; 

E = m ΔH 

(1.2) 

Bağıntısı ile hesaplanabilir. Bu bağıntıdaki Δ H hidrojen gazının yanma ısısını 

vermektedir ve bu değer hidrojen için 140 MJ/kg’dır. Hidrojenin hacimsel enerji 

yoğunluğu ise aşağıdaki denklemden hesaplanabilir. 

W 

hacimsel 

E ΔH 

P P ΔH 

= = = 

(1.3) 

V n R T R T 

Bağıntısı ile hesaplanır. Bu bağıntıda görüldüğü gibi enerji yoğunluğu basınçla 

artmaktadır. Fakat basınçtaki artış depo malzemesinin dayanımı ile sınırlıdır. 

8 

u

Uygulamada basınçlı depo malzemesi olarak ostenitik çelik ve alüminyum alaşımları 

kullanılmaktadır. Fakat bu depoların dezavantajı çok ağır olmalarıdır. Depolanan 

hidrojenin tüm deponun ağırlığına göre oranı %2–3 civarındadır. Depoların bu 

dezavantajları kompozit malzeme kullanılarak giderilebilir. Bu depolarda hidrojen ile 

temas eden ince bir metal tabakası ve bunu takiben karbon fiberi ile güçlendirilmiş 

polimer zarf gelmektedir. Böyle bir kapta hidrojen ağırlık oranı %5’e çıkmaktadır. 

Daha gelişmiş depolarda metal zarf yerine çok tabakalı polimer kullanılmaktadır. 

Şekil 1.2. Sıkıştırılmış hidrojen gazı depolama tankı (kompozit silindir) 

(Sirosh, 2002) 

1.2.2. Sıvı olarak depolama 

Bu teknikte hidrojen atmosfer basıncında -253 °C’de Şekil 1.3’te gösterildiği gibi 

oldukça iyi yalıtılmış tanklarda depolanmaktadır. Hidrojen sıvı şekilde olduğu için, 

eşdeğer ağırlıktaki gazolinden 3 kat fazla enerji içerir ve eşdeğer enerji içerdiği 

durumda da 2.7 kat fazla hacim gerektirir. Bu teknik tank ve yalıtım dâhil ağırlıkça 

%16 hidrojen depolar. Ayrıca, sıvılaştırma yakıtın enerji içeriğinin %28’i kadarını 

gerektirir. Diğer bir dezavantaj yalıtıma rağmen tanka ısı transferi olmasıdır. Bu ısı 

transferi sonucunda hidrojen buharlaşmaktadır. Ancak basınçlı tank kullanılarak bu 

problem çözülebilir. Ama bu çözüm de ağırlığı ve boyutu arttırmaktadır. 

9

Şekil 1.3. Sıvı hidrojen depolama tankı (Linde gas, 2010) 

Hidrojeni sıvılaştırma için harcanan enerji fazla olsa bile, uzay araçları ve 

roketlerdeki sıvılaştırma masrafları göz ardı edilmektedir. Sıvı hidrojen büyük 

tanklarda depolanmışsa günlük %0.06’sı, eğer küçük tanklarda depolanmışsa günlük 

%3’ü buharlaşarak kaybolmaktadır. Bu oranın azaltılması yalıtıma bağlıdır. 

1.2.3. Metal hidrür esaslı depolama 

Metal hidrürlerde hidrojen depolama tekniğinde hidrojen granülleri metallerin 

atomları arasındaki boşluğa depolanır. Bu amaçla çeşitli metaller kullanılmaktadır. 

Depolanan hidrojenin kullanımı için ısı gereklidir. Metal hidrür sistemleri güvenilir 

ve az yer kaplar, ancak ağırdır ve pahalıdır. Araştırma aşamasında olan 

uygulamalarda ağırlıkça yaklaşık %7 oranında hidrojen depolanabilmektedir. 

Sıkıştırılmış gaz veya kriyojenik sıvı depolamanın aksine metal hidrür yeniden 

doldurulmada çok az enerji gerektirir. Ancak yakıtın dışarıya salınımı için enerji 

harcanır. Düşük sıcaklıkta metal hidrür depolanmasında bu enerji yakıt hücresinin 

veya motorun atık ısısından sağlanabilir. Yüksek sıcaklık metal hidrür depolaması 

10

daha ucuz olmasına rağmen, aracın enerji tüketiminin yarısı metalden hidrojeni açığa 

çıkarmak için harcanır. 

1.2.4. Karbon nanotüplerde depolama 

Karbon özellikle yüksek oranda gözenekli çok küçük parçacıklar haline 

getirilebilmesi ve karbon atomları ile gaz molekülleri arasında oluşan çekim kuvveti 

nedeniyle gaz depolamaya en elverişli maddelerden biridir. Nanotüpler birçok özel 

üstün özelliklere sahiptirler. Örneğin elastiklik modülü çelikten beş kat daha fazladır. 

Ayrıca tüpün yapısına bağlı olarak bazıları yarı iletken bazıları da iletken olarak 

davranırlar. Bu özellikleri dolayısıyla nanotüp kullanarak elektronik cihazları mikro 

ve nano boyutlara indirebilmek mümkündür. Hidrojen nanotüplerin içerisine 

kimyasal veya fiziksel yollarla depolanmaktadır. Karbon nanotüpleri 1991’de Lijima 

tarafından keşfedilmiştir. 

Karbon nanotüpler kısaca grafit tabakaların tüp sekline dönüşmüş halidir. Çapları 

birkaç nanometre veya 10–20 nanometre mertebesinde, boyları ise mikron 

civarındadır. Nanotüpler tek duvarlı olarak üretilebileceği gibi çok-duvarlı tüplerde 

üretilebilmektedir. Tek ve çok duvarlı nantüpler ve nanotüplerden oluşan iplik yapı 

Şekil 1.4’te verilmiştir. Çeşitli ilavelerle oluşturulan, örneğin alkali ilaveli (Li-K), 

nanotüpler de mevcuttur (Hirscher et al., 2002). 

Şekil 1.4. Tek ve çok duvarlı karbon nanotüpler (Lee et al., 2002) 

11

Karbon nano-tüplerde hidrojen absorpsiyonu oldukça gözenekli süper aktif grafit 

yüzeylerde gerçekleşmektedir. Absorbe işlemi karbon atomlarının hidrojen 

moleküllerine uyguladığı Van Der Waal’s kuvveti ile gerçekleşmektedir. Bu nedenle 

absorbsiyon işlemi kimyasal değil fiziksel bir olaydır. Verilen bir sıcaklıkta absorbe 

edilen hidrojen sadece basıncın bir fonksiyonudur. Basınç düşürüldüğünde istenilen 

miktarda hidrojen açığa çıkar. Nano yapı basınçlı tanklarda kullanılmakta dolayısıyla 

absorbe edilen hidrojen gaz halinde depolanan hidrojene katkı sağlamaktadır. Bu 

sistemler ağırlıkça yaklaşık %4 hidrojen depolamaktadır. 

1.2.5. Cam mikro kürelerde depolama 

Bu yöntemle hidrojen depolamada küçük, içi boş, çapları 25 ile 500 µm arasında 

değişen ve duvar kalınlıkları ~1 µm olan cam küreler kullanılmaktadır. Şekil 1.5’te 

gösterilen cam mikro küreler yüksek basınç ve 200–400 °C gibi yüksek sıcaklıklarda 

hidrojen gazı ile doldurulur. Yüksek sıcaklıkta cam duvarlar geçirgenleşir ve gaz 

mikro kürelerin içine dolar. Cam oda sıcaklığına soğutulduğunda, hidrojen kürelerin 

içine hapsolur. Hidrojen kullanılacağı zaman küreler tekrar ısıtılarak hidrojen gazının 

serbest bırakılması sağlanır. Cam kürelerin depolama kapasitesi 200–490 bar basınç 

altında %5–6 civarındadır (Kaya, 2005). 

Şekil 1.5. Mikro cam kürelerde hidrojen depolama (Teitel, 1981) 

12

1.2.6. Bor esaslı depolama 

Sodyum bor hidrür esaslı depolamada, alanatlar ve katı haldeki depolama 

yöntemlerinden farklı olarak sıvı halde kullanımı esas almaktadır. Çözelti halinde, 

sodyum bor hidrür, aşağıdaki reaksiyona göre hidrojenini vermekte ve sodyum meta 

borata dönüşmektedir. Bu dönüşüm Şekil 1.6’da gösterilmiştir. 

NaBH 4 

2 

2 

2 

( s) 

+ 2H 

O → 4H 

+ NaBO ( katalizör) 

(1.4) 

Denklem (1.4)’te görüleceği üzere reaksiyon sonucu açığa çıkan hidrojen miktarı 

hidrür şeklinde bağlı olan hidrojenin iki katıdır. NaBH4’de mevcuda eşit miktarda 

hidrojen suyun parçalanması ile açığa çıkmaktadır. Denklemde verilen reaksiyon 

ekzotermiktir. Bunun bir sonucu sistemden elde edilen hidrojenin nemli olmasıdır. 

Şekil 1.6. Sodyum bor hidrür esaslı hidrojen depolama (Güvendiren vd. 2002) 

Sodyum bor hidrürde hidrojen depolamanın en önemli üstünlüğü depolanan 

hidrojenin oda sıcaklığında geri alınabilmesi ve geri alımın katalizör yardımı ile 

kolaylıkla kontrol edilebilmesidir. Nitekim sıvı halde çözelti alevle temas halinde 

bile güvenli olmakta, ancak katalizörün çözeltiyle teması durumunda hidrojen çıkışı 

sağlanmaktadır. Sistemin en büyük dezavantajı açığa çıkan NaBO2’nin başka bir 

ortamda NaBH4’e geri dönüştürülmesi gerekliliğidir. Şekil 1.7’de bor esaslı hidrojen 

depolama sistemi verilmiştir. 

13

1.2.7. Mağaralarda depolama 

Şekil 1.7. Bor esaslı hidrojen depolama 

Hidrojen gazını depolamanın en ucuz yöntemi, doğalgaza benzer şekilde, yeraltında, 

tükenmiş petrol veya doğal gaz rezervuarlarında depolamaktır. Maliyeti biraz yüksek 

olan diğer bir depolama şekli ise, hidrojeni maden ocaklarındaki mağaralarda 

saklamaktır. Örneğin Almanya’nın Kiel şehrinde 1971’den beri yerin 1330 m 

altındaki bir mağarada hidrojen depolanmaktadır. Ancak mağaralarda saklanan 

hidrojenin yılda %1–3 miktarı sızıntı nedeniyle kaybolmaktadır. 

1.3. Metal Hidrürler 

Metal hidrürler, kafes kusurları bulunan metal atomları ve kafes boşlukları ara 

bölgeleri içine yerleşmiş hidrojen atomlarından oluşmuştur. Ara bölge boşluk 

şeklinde ya da çizgisel hata şeklinde olabilmektedir. Çizgi şeklinde hata olması 

durumunda, hidrojen atomlarının dizilimi hata boyunca toplanması şeklinde olur. 

Öyle ki, özellikle iki komşu atom moleküler hidrojen formunda yeniden birleşirse 

kafes gerilimini arttırmaktadır. Hidrojen adsorpsiyonu esnasında kafes boyutunu 

arttırmaktadır (Carter and Cornish, 2001; Fisher et al., 1988). Hidrürleşmede iki 

14

farklı yol vardır, bunlardan biricisi kimyasal tutunma ikincisi ise suyun 

elektrokimyasal ayrılmasıdır. Bu reaksiyonlar sırasıyla şöyledir (Sandrock, 1999); 

ve 

x 

2 

x 

+ H 2 ↔ MH + Q 

(1.5) 

2 

M x 

x 

2 

− 

M + H 2 O + e− 

↔ MH x + OH 

(1.6) 

Denklemlerde M metali ve Q ekzotermik reaksiyonla oluşan ısıyı göstermektedir. 

Elektrokimyasal ayrılmada paladyum gibi bir katalizör olması gerekir. 

Hidrojenin kimyasal tutunması işlemi şematik olarak Şekil 1.8a’da verilmiştir. 

Şekilde gösterildiği gibi, moleküler hidrojen yüzeye yakın minimum sığ bir 

potansiyele ulaşır ve atomik hidrojen yüzeyden daha derinde ama hemen hemen 

yüzeye yakın bir bölgededir. Metal kafes içinde hidrojen metal kafes çatlak bölgeleri 

içinde periyodik potansiyel minimuma sahiptir. Bu durum aşağıda açıklanmış ve 

Şekil 1.8b’de verilmiştir. Hidrojen molekülleri metal yüzeylere yaklaşırken, zayıf 

van Der Waal’s kuvvetlerinin etkisiyle birbirine yaklaşırlar. Molekül zp mesafesinde 

potansiyel kuyusuna Ep noktasına ulaşır ve çok geniş kuvvetler moleküler formda 

yüzeye yaklaşır. Böylece, hidrojen moleküllerinin ayrılma enerjisi kemisorpsiyon 

enerjisi tarafından aşılır. Daha sonra hidrojen molekülü ayrılır ve bireysel hidrojen 

atomları kemisorptif kuvvetlerin etkisiyle yüzeye doğru çekilir ve ECH potansiyeline 

ulaşır. Bu noktadan sonra çevre havası ısıl enerjisi bile hidrojen atomlarının 

titreşimsel genişliğini arttırmaya yeterlidir, böylece hidrojen metal yüzeylere 

ulaşabilir (Carter and Cornish, 2001). 

Metal ve hidrojen genellikle α-fazı ve β-fazı olmak üzere iki farklı hidrür 

formundadır. α-fazında sadece biraz hidrojen absorbe edilmiştir ve β-fazında hidrür 

tamamen oluşmuştur. Bunlara örnek olarak Mg2Ni formu hidrürlerde Mg2NiH0.3 ve 

Mg2NiH4 gösterilebilir. 

15 

x 

2

Şekil 1.8. a) Metal üzerinde hidrojen kemisorpsiyonu b) Moleküler potansiyel 

kuyusu ve atomik hidrojen (Christmann, 1981; Schlapbach, 1988). 

Başlangıç şarjında α-fazı oluşmaya başlar ve bundan sonra şarj ve deşarj edilmiş 

hidrür genellikle faz dönüşümü altındadır. Şöyle ki (Cui et al., 2001); 

Mg NiH + 3. 

7H 

↔ Mg NiH 

(1.7) 

2 

0. 

3 

Faz dönüşümü şeması Şekil 1.9’da verilmiştir. Şarj esnasında, hidrojen partikül 

yüzeyinden β-fazında faz-geçişi ara yüzeyine doğru dağıtılır ve bu form klasik β-fazı 

hidrürdür. Deşarj esnasında hidrojen faz değişim ara yüzeyinden α-fazına doğru 

partikül yüzeyinde dağılır burada hidrojen moleküler formunda yeniden birleşir. 

Modelde çözümü basitleştirmek amacıyla alaşım parçacıklarının küresel geometriye 

sahip oldukları, α ve β fazlarının her birinde difüzyonun eşit olduğu varsayılmıştır. 

Bu varsayımla partükül içerisine difüzyon olan hidrojen küresel koordinatlarda 

aşağıdaki denklemde gösterilen Fick ikinci yasası kullanılarak modellenebilir; 

∂ 

( r, 

t) 

= D 

∂t 

⎡ 2 

∂ cH 

( r, 

t) 

2 ∂c 

⎢ + 

2 

⎣ ∂r 

r 

cH H 

H 

16 

2 

4 

( r, 

t) 

⎤ 

⎥ 

∂r 

⎦ 

(1.8)

Burada cH partikül içerisindeki hidrojen konsantrasyonu, t zaman ve r küresel 

koordinatı göstermektedir. cH (r0)=cs sınır şartları için denklem 

(1.8)’in çözümü; 

c 

c 

H 

s 

− c 

− c 

0 

0 

2α 

= 1+ 

πr 

∑ 

n 1 

∞ 

= 

( −1) 

n 

n 

nπr 

sin 

α 

17 

2 

D Hn 

π 

− 2 

α 

2 

t 

(1.9) 

Burada α küre çapı ve DH hidrojenin alaşım partikülleri arasındaki difüzyon 

katsayısını (cm 2 /s) göstermektedir. 

Deşarj 

Şarj 

Şekil 1.9. Metal hidrürlerde faz dönüşüm şeması (Cui et al., 2001) 

Merkezdeki hidrojen konsantrasyonu şöyle bulunabilir; 

c 

c 

H 

s 

− c 

− c 

0 

0 

= 1+ 

2 

∑ 

n 1 

∞ 

= 

D 

n 

n H 

( −1) 

− 2 

α 

2 

π 

2 

t 

(1.10) 

Mt ve M∞, t sürede küresel partiküllere difüzyonla giren ve çıkan hidrojen miktarları 

denklem (1.11) kullanılarak bulunabilir.

M 

M 

t 

∞ 

6 

1− 

π 

= ∑ ∞ 

2 

n= 

1 

1 

2 

n 

Böylece difüzyon akışı şöyle ifade edilir; 

2 

D Hn 

π 

− 2 

α 

n= 

1 

18 

2 

t 

(1.11) 

∑ ∞ 

2 2 

dM t 6FD 

HM 

∞ D Hn 

π t 

Ι = −F 

= 

− 

(1.12) 

2 

2 

dt α 

α 

Burada F Faraday sabitidir. Küresel partiküllere difüzyonla giren ve çıkan toplam 

hidrojen miktarı M∞ varsayılırsa; 

4 3 

∞ = ± πα ( c 0 − c ) 

(1.13) 

3 

M s 

Denklemde ± simgesinde (-) şarj ve (+) deşarjı göstermektedir. Buradan denklem 

(1.12) şöyle yazılabilir; 

2 2 

D Hn 

π t 

Ι = ± 8 παFD 

H ( c 0 − cs 

) − 

(1.14) 

2 

α 

Uzun süre bölge için, difüzyon yaklaşık olarak aşağıdaki şekilde verilebilir; 

∑ ∞ 

n= 

1 

2 

π D H 

Ι = log{ 

± 8πα 

FD 

H ( c0 

− cs 

) } − t 

(1.15) 

2. 

303 α 

log 2 

Burada, hidrojen difüzyon katsayısı DH; partikül yarıçapı bilinmek koşuluyla 

konsantrasyon bilgileri olmadan log Ι eğiminin t zamanına göre değişiminden 

bulunabilir. 

Bazı araştırmalarda hidrojen konsantrasyonu için α-fazı yayılımının önemli olmadığı 

gösterilmekle beraber(Beltowska et al., 2001). Diğer yandan bazı çalışmalar ise β- 

fazı difüzyon katsayısının α-fazından daha düşük olduğunu göstermiştir. Buna göre 

β-fazında hidrojen difüzyonu daha yavaştır (Cui et al., 2001). Bu kolaylıkla büyük 

partiküllerle eksik şarja neden olabilir. Bu durum özellikle geniş partiküllerde

kusurlu şarj işlemine neden olmaktadır. Nano-ölçekli partiküllerle yapılan bir 

çalışmada metal taneciklerinin boyutu 5-50 µm olduğunda, absorpsiyon ve 

desorpsiyon kinetiklerinin büyüklükle geliştirildiği için, ısı iletimini de 

geliştirildiğini göstermiştir (Zaluska et al., 2001). 

Hidrürleşme kinetikler katalizörlerle geliştirilebilmektedir (Zaluska et al., 2001). Bu 

katalizörler sıvı ya da katı fazında olabilir, ancak katalizörün bütün reaksiyonları 

etkilemeyeceğinden, depolama miktarının yeterli olması için katalizör miktarının 

düşük tutulması gerekir. Şekil 1.10’da LaNi5 hidrojen adsorpsiyonunda nano yapı ve 

katalizörlerin etkisi verilmiştir. Burada X ağırlıkça % hidrojen miktarını 

göstermektedir. 

Şekil 1.10. LaNi5 hidrojen absorpsiyon hızı a) Polikristalize, b) Nano-kristalize ve 

c) katalizörlü nanokristalize (Zaluska et al., 2001) 

Metal hidrürlerin en genel karakteristik yöntem PCT (basınç-konsantrasyon-sıcaklık) 

P-C izotermleri grafiğindeki eğridir. Teorik P-C izotermleri α- ve β- fazlarıyla Şekil 

1.11’de verilmiştir. Konsantrasyon, genellikle birim metal molekülde hidrojen atomu 

19

miktarı H/M olarak belirlenir. Metal hidrürleri tanımlamak için en uygun parametre 

(H/M)mak maksimum hidrojen kapasitesidir. 

Şekil 1.11. Metal hidrür teorik P-C eğrisi (Schlapbach, 1988) 

Şekil 1.12. Gerçek P-C izotermleri diyagramı (Sandrock, 1999) 

20

Tersinir kapasite Şekil 1.12’de gösterildiği gibi ∆(H/M) plato genişliği kullanılarak 

belirlenir ve metal hidrürlerin teorik kapasitesini belirlemede kullanılır. 

Konsantrasyon özellikle enerji yoğunluğu karşılaştırmalarında toplam kütle içerinde 

yüzde kütle olarak ifade edilebilir. Gerçek metal hidrürler P-C eğrisinde, 

absorpsiyon/desorpsiyon arasında biraz histeresiz gösterirler. Ayrıca plato biraz 

eğime sahiptir. Bu özellikler Şekil 1.13’te gösterilmiştir. Termodinamik reaksiyon 

denge denkleminde, reaksiyon sabiti K ile şöyle ifade edilebilir (Hangström, 1999); 

RT ln K = ΔH 

− ΔS 

(1.16) 

Burada ∆H reaksiyon entalpisi ve ∆S reaksiyon entropisidir. Katı-gaz reaksiyonu için 

denge sabitinden gaz basıncına indirgenir. Böylece van’t Hoff denklemi elde 

edilmiştir (Hangström, 1999); 

ΔH ΔS 

ln P = − (1.17) 

R T R 

lnP’ye karşı 1/T, denge diyagramı (P, T) değerleri ölçeği vant Hoff diyagramı olarak 

adlandırılır. Reaksiyon entalpisi denklem (1.17) ile beraber diyagramda açısal 

katsayıdan belirlenebilir ve diyagramda pratik uygulamalar için hidrür 

davranışlarının P-T uyumu ile adlandırılır. Teorik van’t Hoff diyagramı genellikle 

metal hidrürlerin gerçek özelliklerini çok iyi şekilde tanımlar. Şematik van’t Hoff 

diyagramı Şekil 1.13’te verilmiştir (Sandrock, 1999). 

Şekil 1.13. Şematik van’t Hoff grafiği 

21

Hidrür oluşumu reaksiyon entalpisi önemli bir niceliktir. Bu miktar genellikle 

reaksiyon ekzotermik ise negatiftir ve böylece hidrür oluşumu enerjiyi serbest 

bırakır. Bu nedenle hidrojenin tekrar hidrür tarafından bırakılması için enerji 

verilmesi gerekir. Uygulamaların çoğunda çevre havası kullanılmıştır veya en 

azından 0–100 °C aralığında bir sıcaklık olmalıdır. Hidrürün çevre havasından ısı 

alarak hidrojenin serbest kalması için reaksiyon entalpisinin oldukça küçük olması 

gerekir. 

1.3.1. Metal hidrür termodinamiği 

1.3.1.1. Aktivasyon 

Metal hidrürlerin pratik uygulamaları için çok önemli bir sorun metal yüzeylerinin 

genellikle her bir metal oluşum sürecine bağlı olarak çeşitli kalınlıklarda oksit 

tabakası ile kaplı olmasıdır. Endüstriyel anlamda metal hidrür üretiminde bu olay her 

zaman gerçekleşmektedir. Oksit tabakası bir hidrojen bariyeri gibi hareket ederek, 

gaz hidrojenin saf metale ulaşmasını engellemektedir. Bu nedenle ilk hidrojen şarjı 

genellikle (genel alaşımlar için) oksit tabakası boyunca hidrojeni zorlamak için 

yüksek sıcaklık ve basınçta yapılır. Hidrojen geri alınırken (dehidrojenasyon) kafes 

özgün boyutuna geri dönerken, hidrojen şarjı (hidrojenasyon) esnasında kafes hacmi 

önemli ölçüde artar. Bu genişleme-daralma metal partiküllerini kırarak taze metal 

yüzeyini ortaya çıkarır ve partikül boyutunu küçültür (Yamaguchi and Akiba, 1994). 

Aktivasyon işlemiyle önemli anizotropik kafes gerilmeleri ve dislokasyonlar 

(çizgisel hatalar) ortaya çıkmaktadır (Guegan et al., 1980; Nakamura and Akiba, 

2000). LaNi5 alaşımlarında aktivasyonda izotropik ve anizotropik kafes gerilmeleri 

hidrür fazında katı çözelti fazı gerilmelerinin küçük olduğu durumlarda sadece hidrür 

fazında gerçekleşmektedir. Dahası, dislokasyonların geneli (1/3 tipi Burger 

vektörleriyle) α-tipi kenar dislokasyonlarından oluşmaktadır (Yamamoto et al., 

2001). 

Mg2Ni için mekanik öğütme işleminden sonra özgül yüzey alanının ve yeni kafes 

çatlakları oluşmasından dolayı aktivasyon işleminin kolaylaştığı belirlenmiştir. 

22

Ancak La2Mg18Ni alaşımları için aktivasyonda mekanik öğütmenin hiçbir pozitif 

katkı sağlamadığı görülmüştür (Chen et al., 1993). Đri taneli malzemelerde 

aktivasyon işlemini kolaylaştırmada birçok yöntem test edilmiştir. Örneğin, hidrojen 

depolama alaşımları yüzeylerine uygulanan florlama işlemiyle reaksiyon flor içerikli 

çözelti ile modifiye edilmiştir (Liu et al., 1992–1996). Yüzey oksitlerini 

kaldırıldığında özgül yüzey alanı artar ve yüzeyde daha fazla katalitik alanlar ortaya 

çıkararak hidrojen aktivasyon ve absorpsiyon kinetiklerinin geliştirilmesini 

sağlamaktadır. 

Pratik uygulamalar için tank sistemini dizayn ederken aktivasyonu dikkate almak 

önemli bir faktördür. Tankta aktivasyon işlemi geliştirilebilirse, çalışma şartlarından 

daha büyük sıcaklık ve basınç aralığında tank dizaynları yapılabilir. Diğer taraftan 

tank aktive edilmiş metal hidrürlerle doldurulması esnasında, hava ile temas sonucu 

kirlenme oluşması yönünden aktive olmuş metal hidrürler, aktive olmamış metal 

hidrürler göre daha hassastır. 

1.3.1.2. Histeresiz 

Histeresiz, karmaşık bir olay olup, hidrürleşme ve dehidrürleşme esnasında 

absorpsiyon platosu desorpsiyon platosundan daha yüksek basınçtadır. Bunun sonucu 

şekilde (Bkz. Şekil 1.12.) gösterilen histeresiz döngüsü oluşur. Her bir plato iki 

termodinamik parametreye karşılık gelmektedir (Flanagan and Oates, 1988). 

Histeresiz olayının bir açıklaması hidrürleşme ve dehidrürleşme işlemlerinde elastik 

ve plastik enerjileri bir birine eşit değildir (Balasubramaniam, 1997; Flanagan, et al., 

1987). Diğer bir modelde ise histeresiz koherent gerilimin bir terimi olarak 

açıklanmıştır (Schwarz and Khachaturyan, 2006). Bu modelde metal-hidrojen sistemi 

geniş çatlak kaynakları ve tutarlı zorlanma ile iki faz arasında üretilmiş makroskopik 

bariyerle dengede, kısmen açık iki fazlı bir yapı gibi kabul edilmiştir. Bu 

makroskopik değer ısıl dalgalanmayla aşılamaz, bu bir metastabil fazdır ve kimyasal 

potansiyel engeli aşmak için yeterli değere ulaşıncaya kadar bir bariyer gibi kilitlidir. 

Bu makroskopik bariyer, alaşımın niteliğine bağlıdır ve bu yol dönüşüm 

başlangıcından bağımsızdır (Schwarz and Khachaturyan, 2006). 

23

Tipik metal hidrürlerdeki kafes genişlemesi %20 ve üzerinde iken burada 

dehidrürleşme ve hidrürleşme fazları arasında kafes genişlemesi bilinenin aksine çok 

büyük değildir. Son yıllarda Rabkin ve Skripyunk dehidrür matrislerinin ve hidrür 

partiküllerinin bir arada olabildiği sözde-iki fazlı denge kavramını önermişlerdir. Bu 

model toz partikül boyutunu küçülterek histeresizi düşürmeyi öngörmektedir. 

Nicelik olarak histeresiz serbest enerji kullanılarak ifade edilebilir; 

Δ 

⎛ P 

( histeresiz) 

= RT ln ⎜ 

⎝ P 

24 

⎞ 

⎟ 

⎠ 

G H2 

A 

D 

(1.18) 

Burada PA ve PD sırasıyla absorpsiyon ve desorpsiyon basınçlarıdır. Denklemde PD 

ile gösterilen gerçek denge basıncıdır, ancak Flanagan vd. Denge basıncının PA ve PD 

arasında bir yerde olduğunu ispatlamışlardır (Flanagan and Oates, 1988). Sandrock 

vd. bu parametrenin tek bir malzeme özelliği olmadığını ve örneklerin geçmişine ve 

kullanılan test yöntemlerine bağlı olduğunu belirtmişlerdir (Sandrock et al., 1992). 

Pratik uygulamalarda depolama tankı servis basıncı üzerine önemli bir etkiye sahip 

olduğundan dolayı, histeresiz önemli bir özelliktir. 

Aslında hidrojen absorpsiyonu ve desorpsiyonu esnasında tersinir deformasyondan 

dolayı malzeme verimi kaybına neden olur. Uygulamaların birçoğunda histeresizin 

olabildiğince küçük olması istenmektedir. Histeresizi küçük değerlerde tutma işlemi 

elementlerin yer değiştirilmesiyle ve ısıl işlemle gerçekleştirilebilir. 

1.3.1.3. Plato eğimi 

Gerçek PCI eğrisinin önemli bir özelliği olan plato eğimi genellikle aşağıdaki 

eşitlikle gösterilir (Sandrock et al., 1992); 

d(ln 

P) 

Eğim = (1.19) 

d( 

H / M)

Plato eğimi, plato uzunluğu boyunca sabit olması gerekmez. Plato eğiminin 

oluşmasının en önemli nedeni olarak homojen olmayan kompozisyon gösterilebilir 

(Park et al., 2004). Erimiş alaşımlar için ısıl işlem plato eğimini azaltabilir. 

Genellikle Plato ortasındaki basınç, alaşımı karakterize etmek için kullanılmaktadır. 

Histeresizde olduğu gibi plato eğimleri bazı uygulamalarda önemli teknolojik etkiye 

sahiptir ve plato eğiminin azaltılması tavsiye edilmektedir. 

1.3.1.4. Tersinir kapasite 

Pratik uygulamalar için plato genişliği gibi belirlenen tersinir kapasite ∆(H/M)r 

önemli bir faktördür. Tersinir kapasite maksimum kapasiteden önemli ölçüde az 

olamamalıdır (H/M)mak. Bunlara örnek alarak vanadyum verilebilir. 353 K 

sıcaklıkta 10 -6 -10 -7 MPa hidrojen basıncında vanadyum monohidrür VHx (x≈1) 

olarak adlandırılır. Daha yüksek basınçlarda (yaklaşık 1 MPa) dihidrür VHx (x≈2) 

formundadır. Pratik sistemler için monohidrür dehidrojenasyon imkansızdır ve 

vanadyumun tersinir kapasitesi VH≈1 ve VH≈2 arasındadır şeklinde söylenebilir. 

Hidrojen kapasitesi her bir terimin atomik oranı (H/M) veya yüzde ağırlık olarak 

(%ağırlık) belirtilebilir. Atomik oran metalik atom sayısına göre depolanan hidrojen 

atomlarının sayısıdır. Yüzde ağırlık, hidrür fazının ağırlığındaki depolanan hidrojen 

ağırlığıdır. Hidrojen kapasitesini ifade etmek için çok fazla kullanılmamış fakat 

mobil ve portatif uygulamalar için önemli teknolojik etkiye sahip diğer bir yol birim 

hacimdeki hidrojen atomu sayısıyla, volumetrik kapasitenin belirtilmesidir. 

Genellikle tersinir kapasite (∆NH) ve kristal hacim bu sayıyı hesaplamak için 

kullanılır. Bu tanımlama kristal içindeki boş hacimleri içermez (her zaman aynı 

ölçüde bulunan) ve bu sonuçta en üst hacmi gösterir. 

1.3.1.5. Hidrürleşme kinetikleri 

Hidrojenasyon işleminde gaz fazındaki bir molekül atomlarına ayrılır ve bu atomlar 

daha sonra metal hidrür kristal kafesine bağlanır. Bütün kinetikler hız-limiti adımı 

olarak adlandırılan, yavaş bir adımla sınırlandırılmıştır. Laboratuar işlerinde ve yeni 

alaşımların geliştirilmesinde ısı ve kütle transferi tavsiye edilir ancak hız limiti adımı 

25

istenmez (Gerard and Ono, 1992). Bunun anlamı maksimum ısı iletimi ve 

minimumum hidrojen akış direncini sağlamak için örnek dizaynına çok büyük önem 

verilmesi gerekir. Diğer yandan, pratik uygulamalarda, ısı ve kütle transferi son 

derece önemlidir. Örnek olarak magnezyum hidrojenasyonunu ele alınırsa; şu andaki 

en hızlı reaksiyon kinetikleri 150 ve 250 °C’de %1 mol Nb2O5 ilave edilerek çelik 

toplarla öğütülmüş 30 s’de %5’ten daha fazla absorbe edebilmiş MgH2 

alaşımlarından elde edilmiştir (Hanada et al., 2006). Bunun anlamı sıcaklığı sabit bir 

değerde tutmak birim mol başına 2 kW’lık bir gücün alaşımdan uzaklaştırılması 

gerekir. Bu büyük miktardaki ısının depolama tankından dışarıya transfer edilmesi 

gerekir. 500 kW ısı gücüne sahip 5 kg’lık bir hidrojen depolama tankı için her 

defasında absorpsiyon süresi 300 s olup, bu süre endüstri tarafından da kabul edilmiş 

depolama süresidir. Bu basit hesap hidrojenasyon kinetikleri veya en azından büyük 

oluşum ısılı hidrürlerin ısı transferiyle kontrol edilebileceğini göstermektedir. 

Metal hidrür tanımlaması için; verilen bir reaksiyon için kinetik eğri zamana göre 

değişen bir denkleme dönüştürülmüştür. Reaksiyon hız limit adımlarını anlamak için 

bu eğrinin basınç ve sıcaklığa bağımlılığının araştırılması gerekir. Hidrojen metal 

reaksiyonunda reaksiyon ısısından dolayı, oldukça hızlı reaksiyon, hidrür fazında 

düşük ısıl iletkenlik ve ürün gevrekliği gibi nedenlerden dolayı durum özellikle 

karmaşıktır (Gerard and Ono, 1992). Numune boyutu, partikül boyutu, yüzey 

özellikleri, katı ve gaz fazının saflığı verilen numunenin kinetikleri üzerine önemli 

etkiye sahip faktörlerdir. Dahası iç hız adımlarını belirleme, sadece tozlar üzerinde 

değil, ayrıca iri taneli numuneler üzerinde de gerçekleştirilmelidir (Mintz and Bloch, 

1985). Tüm bu işlemler farklı deneysel çalışmalar karşılaştırılarak büyük bir dikkatle 

yapılmalıdır. 

1.3.1.6. Metal hidrür ömrü 

Pratik uygulamalar için hidrojen depolama sisteminin dayanım özellikleri (kapasite, 

kinetikler, tersinirlik, plato basıncı vb.) nispeten cihazın tüm ömrü boyunca sabit 

kalması esastır. Farklı uygulamalarda farklı miktarlarda çevrime ihtiyaç vardır ancak 

genellikle uygulamaların çoğunda çevrim sayısının birkaç yüzden birkaç bin arasında 

26

olması gerekir. Çevrim ömrü genel olarak AB5 ve magnezyum esaslı bileşikleri için 

incelendiğinde çevrim ömrünün birçok parametreye bağlı olduğu görülmektedir. 

Bunlardan en önemlilerinden birisi intermetalik bileşiklerin hidrürleri kimyasal 

tepkimelerin etkisiyle yarı kararlı durumdadır ve bu da çevrim ömrünün kısalmasına 

neden olmaktadır. Çevrim ömrünü kısaltan diğer sebepler ise: hidrojen gazındaki 

kirliliğin zehirlenmeye neden olması, tanecik yığılması, yapısal gevşemeler ve kristal 

büyümesi, faz değişimi ve hidrür olmayan faz oluşumudur. Yinede AB5 ve 

magnezyum esaslı bileşiklerde hidrojen absorpsiyon özelliklerinde köklü 

değişiklikler olmadan çevrim bir kaç binin üzerinde sürdürebilmektedir. Çevrim 

kararlığını devam ettirebilmek için kullanılan en önemli yol element değişimi 

yöntemidir(Hirscher, 2010). 

1.3.1.7. Kristal çatlaması 

Kristal çatlaması, hidrojenasyon ve hidrür alaşımlarının kırılgan yapısından dolayı 

hacim değişimi nedeniyle küçük partiküllü tozlar içerisindeki alaşım parçacıklarının 

kendi kendine toz haline gelmesidir. Bu da depolama tankı içerisindeki ısı transferi 

ve gaz akışını değiştirecek bir malzeme yoğunluğuna neden olabilmektedir 

(Hirscher, 2010). Bu etki hidrürleşme ve dehidrürleşme durumları için genellikle 

farklı iç ısı iletkenlikleriyle geliştirilmiştir. Kristal çatlaması olayı hidrür reaktör için 

ciddi bir problem oluşturabilmektedir, çünkü küçük partiküller tankın alt bölümlerine 

düşerek, hidrojenasyonla birlikte kafes genişlemesinden dolayı tankta çatlamalara yol 

açacak boyutta genişleyebilmektedir. 

1.3.2. Metal hidrürler arası bağlar 

Metal hidrürler bir ana metal ve hidrojen arasında yoğunlaşmış tek fazlı bileşik 

olarak tanımlanabilir (Hirscher, 2010). Đlk metal hidrür, Graham tarafından bulunmuş 

olan ve büyük miktarlarda hidrojen absorbe edebilen paladyumdur. Basit ikili metal 

hidrürler metal-hidrojen bağının niteliğine göre iyonik hidrürler, kovalent hidrürler 

ve metalik hidrürler olmak üzere üç temel gruba ayrılabilir (Libowitz, 1991). Şekil 

1.14’deki periyodik tabloda hidrürler arası bağlara göre elementler verilmiştir. 

27

1.3.2.1. Đyonik hidrürler 

Şekil 1.14. Đkili hidrürler tablosu 

Elektron verme eğiliminde olan bir atomla elektron alma eğilimindeki bir atom 

reaksiyon alanına girdiklerinde, aralarında bir elektron alışverişi olur. Bunun 

sonucunda elektron alan atom negatif iyon (anyon), elektron veren atom ise pozitif 

iyon (katyon) haline gelecektir. Bu şekilde aralarında elektrostatik çekme kuvveti 

yaratılan atomlar iyonik bağla bir bileşik oluştururlar. Đyon bağına elektro valans bağ 

da denilmektedir. Đyonik bağ oluşumunda, metal, düşük elektronegatifliği nedeniyle 

bir elektron vererek pozitif bir iyon (katyon) oluşturur. Normal sofra tuzunda, 

sodyum ile klor iyonları birbirlerine iyonik bağ ile bağlıdır. Đyonik bağ genellikle 

metallerle ametaller arasında gerçekleşir. Ametal atomlarının elektronegatifliği 

yüksektir ve kolayca elektron alıp negatif iyon (anyon) oluşturabilirler. Dolayısıyla, 

iki veya daha fazla iyon, elektrostatik kuvvetlerin etkisiyle birbirlerini çekerler. Bu 

tür bağlar, hidrojen bağından daha kuvvetli fakat kovalent bağ ile hemen hemen aynı 

kuvvettedir. 

28

Bu grup tüm alkali metallerin ikili hidrürlerini ve kalsiyumdan Baryum’uda içine 

alan toprak alkali metalleri içermektedir (Libowitz, 1965). Bu bileşiklerde, hidrojen 

negatif yüklü (H - ) iyonlardan oluşmaktadır ve halojen serisinin bir üyesi olarak kabul 

edilebilir. Bu nedenle, sertlik, kırılganlık, optik özellikleri ve kristal yapıları gibi 

birçok fiziksel özellikleri ilgili halojenürlere benzerler. Toprak alkali hidrürler 

baryum klorür yapıya sahipken, alkali metal hidrürler sodyum klorür yapıya sahiptir 

(Ivey and Northwood, 1983). Sodyum hidrür (NaH) ve kalsiyum hidrür (CaH2) tipik 

ikili iyonik hidrürlerdir. Đyonik hidrürler ergime sıcaklıklarında veya hemen altında 

yüksek iletkenliğe sahiptir. Lityum alüminyum hidrür LiAlH4 ve sodyum bor hidrür 

NaBH4 gibi kompleks iyonik hidrürler ticari olarak indirgeyici madde olarak 

kullanılmaktadır. Genel olarak ikili iyonik hidrürler magnezyum dışında hidrojen 

depolama uygulamalarında oldukça kararlıdır (Ivey and Northwood, 1983). Buna 

karşın magnezyum hidrürler gerçek iyonik hidrür değildir. Magnezyum hidrürler 

hidrojen ve magnezyumun etkileşimiyle oluşan reaksiyon kısmen iyonik kısmen de 

kovalenttir. Bu nedenle magnezyum hidrürler iyonik ve kovalent hidrürler arasında, 

bir geçiş hidrürü olarak kabul edilmektedir. 

1.3.2.2. Kovalent hidrürler 

Kovalent bağ, iki atom arasında, bir veya daha fazla elektronun paylaşılmasıyla 

karakterize edilen kimyasal bağdır. Genellikle bağ, ortaya çıkan molekülü bir arada 

tutan ortak çekim gücü olarak tanımlanabilir. Paylaşılan elektron ya da elektronlar, 

her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun 

süre bulundukları için bu bölgede (-) yüklü bir alan yaratacaklardır. Bu alan, her iki 

çekirdeğe bir çekme kuvveti uygulayarak bir bağ yaratır. 

Kovalent bağ, genellikle benzer elektronegatifliğe sahip atomlar arasında gerçekleşir. 

Bu nedenle ametaller, daha kolaylıkla kovalent bağı tercih eder ve metaller de 

kolayca yerlerinden oynatılabilen elektronların daha serbestçe dolaşabildiği metalik 

bağ yaparlar. Burada benzer elektronegatif atomlar elektronların çiftlerini paylaşırlar. 

Genellikle kovalent hidrürler düşük erime ve kaynama noktalarına sahiptir. 

Moleküller arasında zayıf van der Waals kuvvetlerinden dolayı çoğu kovalent 

29

hidrürler oda sıcaklıklarında sıvı veya gaz halindedir ve katı halde ısıl dengede 

değildir (Maeland, 1977). Kovalent hidrürlere su (H2O), hidrojen sülfür (H2S), Silan 

(SiH4), alüminyum bor hidrür (AlBH4), metan (CH4) ve diğer hidrokarbonlar örnek 

olarak verilebilir. Kovalent hidrürler hidrojen gazı ve elementinin diğer reaksiyonu 

ile oluşturulamazlar. Sentezlenmeleri için kompleks kimyasal reaksiyonlar 

uygulanmalıdır. Sentezlemedeki bu zorluktan dolayı, kovalent hidrürler hidrojen 

depolama uygulamaları için uygun değildirler. 

1.3.2.3. Metalik hidrürler 

Metalik bağ, esas olarak metaller arasındaki, bir ya da daha fazla atomu bir arada 

tutan bir kimyasal bağ türüdür. Metal atomlarının lattisindeki serbest elektronların 

yer değiştirmiş olarak paylaşılması esasına dayanır. Metal atomları valans bandında 

dış yörüngelerinde periyotlarına veya enerji seviyelerine oranla yüksek sayıda 

elektron içerirler. Bunlar atomdan ayrılarak bir pozitif iyonun, lattis etrafını saran bir 

elektron zarfı, gazı oluştururlar. Negatif elektron gazı ile pozitif çekirdekler arasında 

oluşan elektrostatik çekme kuvvetleri metal atomlarının bir arada kalmalarını sağlar. 

Burada, kovalent ve iyonik bağlardaki gibi merkezi bir bağ söz konusu değildir. 

Metalik bağ, düzgün pozitif iyon yığını ile bu yığını kuşatan elektron gazı arasında 

ortaya çıkar. Metalik bağ, metal atomları veya iyonlar ile yer değiştirmiş elektronlar 

arasındaki elektrostatik çekimdir. Metal atomlarının en az bir valans elektronu vardır 

ve bu elektronu ne bir komşu atomla paylaşır ne de iyon oluşturmak üzere verirler. 

Bunun yerine, metal atomlarının dış enerji seviyeleri üst üste biner ve bu anlamda 

kovalent bağa benzerlik gösterirler. 

Doğada metalik olarak bulunan hidrürlerin çoğu hidrojen depolama için 

kullanılabilir. Hidrürlerin çoğu nadir metaller ve aktinit serisi de dahil olmak üzere 

geçiş metallerinden oluşmaktadır. Bu hidrürler metaller gibi hidrojen depolar ve 

metalik bağ formundadır. Bunlar yüksek ısıl ve elektriksel iletkenliğe sahiptir. 

Ancak metallerin aksine oldukça kırılgandırlar (Maeland, 1977). 

30

1.3.3. Metal hidrür çeşitleri 

Hidrojen son derece reaktif bir elementtir. Binlerce metal ve alaşımlarla katı çözelti 

şeklinde hidrür biçiminde olduğu bilinir. Birçok doğal element uygun şartlar altında 

hidrojen absorbe etmektedir. Fakat Şekil 1.15’de gösterildiği gibi bunların 

birçoğunun pratik uygulamalarda kullanılabilmeleri için PCT özellikleri uygun 

değildir. Şekildeki grafikte kutucuk içerisinde gösterilen sıcaklık aralığı 0–100 °C ve 

basınç aralığını 1–10 atm olarak göstermiştir. Đstenilen PCT özelliklerini elde 

edebilmek amacıyla bazı güçlü hidrür elementleri (A olarak adlandırılmıştır) ile daha 

güçsüz hidrürleme özelliklerine sahip olan (B olarak adlandırılmıştır) elementleri 

birleştirmek gerekmektedir. Đntermetalik bileşiklerinin çeşitli tiplerinde bileşikler 

farklı miktarlarda A ve B elementinden içerirler, bileşikler daha çok katı solüsyon 

şeklindedir ve hidrür bileşikleri geçiş metalleri formundadır. 

Çizelge 1.2. Bazı önemli intermetalik bileşiklerin protatipi ve yapısı (Züttel, 2001) 

Đntermetalik 

Bileşikler 

Prototip Hidrür Yapı 

AB5 LaNi5 LaNiH6 Hook faz, altıgen 

AB2 ZrV2, ZrMn2, TiMn2 ZrV2H5.5 Lave fazı, altıgen veya kübik 

AB3 CeNi3, YFe3 CeNi3H4 Altıgen, PuNi3-tipi 

A2B7 Y2Ni7, Th2Fe7 Y2Ni7H3 Altıgen, Ce2Ni7-tipi 

A6B23 Y6Fe23 Ho6Fe23H12 Kübik, Th6Mn23-tipi 

AB TiFe, ZrNi TiFeH2 Kübik, CsCl- veya CrB-tipi 

A2B Mg2Ni, Ti2Ni Mg2NiH4 Kübik, MoSi2- veya Ti2Ni-tipi 

A elementi genellikle nadir elementler veya kararlı hidrür oluşturabilen toprak alkali 

metallerdir. B elementi çoğunlukla kararsız hidrür oluşturabilen bir geçiş metalidir. 

Đntermetalik bileşiklerde B ile A arasındaki bazı belirlenmiş oranlar x=0.5, 1, 2, 5 

şeklindedir. Farklı tiplerdeki hidrür aileleri Çizelge 1.2’de verilmiştir. 

31

Şekil 1.15. Bazı doğal elementler için van’t Hoff diyagramı (Sandrock, 1999) 

1.3.3.1. AB5 intermetalik bileşikleri 

AB5 bileşikleri 100 °C sıcaklıkta ve birkaç atmosfer denge basınçlarında genellikle 

hidrür formundadır. Diğer önemli özellikleri düşük histeresiz, gaz kirliliğindeki 

toleranslar ve başlangıç çevriminde aktivasyon kolaylığıdır. Böylelikle, bu 

alaşımların çoğu ana metal olarak Ni içerir. AB5 ailesi CaCu5 tipi kafesle altıgen 

yapıya sahiptir. AB5 sınıfı alaşımların en önemli örneklerinden birisi LaNi5 

alaşımıdır. Bu sınıf alaşımlar olağanüstü çok yönlülüğe sahiptir. Çünkü birçok farklı 

element türü A ve B kafes boşlukları yerine geçebilir. A metali için genel örnekler 

Mm, Ca, Y, Zr ve B için Al, Mn, Si, Zn, Cr, Fe, Cu ve Co verilebilir. A ve B’nin 

yerine geçen bileşikler alaşım makro yapısında önemli değişiklere neden olur. 

Örneğin, LaNi5 alaşımında Ni Co ve Fe ile yer değiştirirse hidrürleşme üzerinde 

32

hacim genişlemesi oluşur, korozyon hızı düşer ve hidrür çevrim ömründe gelişmeler 

sağlar (Hottinen, 2001). 

AB5 alaşımlarının PCT özellikleri Şekil 1.16’da verilmiştir. AB5 alaşımlarında 

MmNi5 hariç, histeresiz oldukça düşüktür (Sandrock, 1999). AB5 alaşımlarının en 

önemli avantajı koruyucu oksit formunda olmayışları ve H2 içerisindeki küçük O2 ve 

H2O kirliliğine karşı dayanıklı olmalarıdır. AB5 bileşiklerinin hidrojen kapasiteleri 

düşüktür. Yaklaşık %1 nominal miktarla LaCo5 ve Ca0.7Mm0.3Ni5 ile maksimum 

kapasite ağırlıkça %1.90 olarak gerçekleşmiştir. Tersinir kapasite ise LaNi5 ile 

ağırlıkça %1.28 olarak belirlenmiştir, nominal miktar ise ağırlıkça yaklaşık %0.7–1 

olmuştur (Sandrock, 1999). 

Şekil 1.16. Çeşitli AB5 alaşımları için Van’t Hoff diyagramı (Sandrock, 1999) 

Diğer yandan AB5 alaşımlarının maliyeti de oldukça yüksektir. Reaktör dahil 

edilmeden sadece hammadde göz önüne alındığında alaşım maliyetleri (1999) 8–11 

33

€/kg arasındadır. Bu hidrojen depolamanın tersinir kapasitesi de eklenerek hidrojen 

depolama maliyetine çevrildiğinde maliyet yaklaşık 0.7–2.0 €/gH olmaktadır 

(Sandrock, 1999). 

1.3.3.2. AB2 intermetalik bileşikleri 

AB5 alaşımları gibi AB2 alaşımları da çevre sıcaklıklarında geniş ve çok yönlü 

olumlu PCT özelliklerine sahiptir. A elementi genellikle Ti, Zr, Hf, TH veya bir 

lantanittir (atom numarası 57–71). B elementi V, Cr, Mn ve Fe gibi geçişli ya da 

geçişsiz metallerden biri olabilir. Bazı AB2 alaşımlarının PCT özellikleri Şekil 

1.17’de verilmiştir. AB2 alaşımlarının hidrojen kapasiteleri tersinir esaslı olarak AB5 

ile karşılaştırılabilir fakat genellikle yüksek kapasiteye sahiptir. Bu alaşımlarda 

özellikle geniş basınç ve sıcaklıklar olanaklıdır. 

Şekil 1.17. Bazı AB2 alaşımları için van’t Hoff diyagramı (Sandrock, 1999) 

34

AB2 alaşımlarının maksimum kapasiteleri genellikle ağırlıkça %1.5–2 arasında ve 

TiCr1.2V0.8 çifti ile ağırlıkça %3.4 kapasiteye ulaşılabilmektedir. Tersinir kapasiteler 

ise ağırlıkça %0.9–1.3 arasındadır (Sandrock, 1999). 

Hammaddelerin maliyetleri 2.5–12 €/kg arasındadır. AB2 alaşımlarının hidrojen 

esaslı maliyetleri yaklaşık 0.4–1.3 €/gH’dir. Böylece AB2 alaşımlarının maliyetleri 

AB5 alaşımlarının maliyetlerine göre bir miktar daha düşüktür. Örneğin 

Ti0.92Zr0.02V0.43Fe0.09Cr0.05Mn1.5 için maksimum ve tersinir kapasitesi sırasıyla 

ağırlıkça %1.9-%1.3 ve maliyeti 0.41 €/gH’dır (Hottinen, 2001). 

1.3.3.3. AB intermetalik bileşikleri 

AB alaşımları genel olarak TiFe esaslıdır. Bunlar iki platoya sahip olma 

eğilimindedir, bunlardan üstte olan çok kararlı değildir ve histeresiz oldukça geniştir. 

Şekil 1.18. Bazı AB alaşımları için van’t Hoff diyagramı (Sandrock, 1999) 

35

PCT özellikleri Şekil 1.18’de gösterildiği gibi kısmi olarak Fe yerine Mn veya Ni 

kullanılarak düzeltilebilir. Şekilde U üst platoyu ve L alt platoyu göstermektedir. 

Oksit filmleri genellikle TiFe esaslı alaşımları biçimindedir. Bu hidrojen içindeki 

kirlilik duyarlılığını azaltır. Diğer yandan oksitlenme yanma davranışları için bir 

eğilim oluşturmaz. 

AB alaşımları için maksimum hidrojen kapasitesi ağırlıkça %1-2’den daha düşük 

miktarda değişmektedir. Burada ilgi çeken iki alaşım, TiFe ve TiFe0.85Mn0.15, 

maksimum kapasitesi ağırlıkça yaklaşık %1.9 ve tersinir kapasitesi %1.5’dir. Bu 

alaşımların maliyetleri sırasıyla 0.34 ve 0.35 €/gH olarak oldukça düşüktür. AB 

alaşımlarının ticari olarak kullanılamamasının ana sebebi üst plato ve kirlilik 

duyarlılığının kararsız olmasıdır. Bazı çalışmalarda (ZrCo)1-x(TiNi)x gibi sözde ikili 

hidrürler kullanılarak bu problemlerin aşılması amaçlanmıştır, fakat çok açık verim 

artışları elde edilememiştir. Örneğin (ZrCo)0.7(TiNi)0.3 alaşımında H/M=1.6 ve 

hidrojen kapasitesi ağırlıkça %1.16’dır (Shimizu et al., 1999; Sandrock, 1999). 

1.3.3.4. Diğer intermetalik bileşikler 

Yukarıda gösterilen alaşımlara ilaveten, burada birçok intermetalik aileleri hidrojen 

absorpsiyon kapasitesine sahiptir, fakat bunlar ticari olarak ilgi çekmemektedir. 

Bunlar A2B, AB3, A2B7, A3B alaşımlarını içine alır. Bu alaşımlardan bazıları iyi 

hidrojen kapasitelerine sahiptir fakat PCT özellikleri uygun değildir. PCT 

özelliklerinin yanında pratikte uygulama alanlarında fakir hidrojen kapasitesine 

sahiptir veya çok dar plato eğilimine sahiptir. 

1.3.3.5. Katı çözelti alaşımları 

Bir katı çözelti alaşımında yöntem birinci elementin bir minör element içerisinde 

çözünmesidir. Katı çözelti alaşımları Pd esaslı alaşımlarda iyi PCT özelliklerine 

sahiptir. Ancak bu alaşımlar genellikle ağırlıkça yaklaşık %1 olarak çok düşük 

hidrojen depolama kapasitesine sahiptir. Bunlar içerisinde vanadyum esaslı alaşımlar 

daha yüksek depolama kapasitesine sahiptirler, fakat bunlar oldukça pahalıdır. 

36

Özellikle V-Ti-Fe kombinasyonu hidrojen depolama için önemli bir alternatiftir. 

Örneğin %3.7 hidrojen depolama kapasitesiyle (V0.9Ti0.1)0.95Fe0.05 maksimum 

hidrojen kapasitesine sahiptir ve tersinir hidrojen kapasitesi ağırlıkça %1.8 ve hala en 

iyi PCT özelliklerine sahip alaşımdır. Vanadyum esaslı (V0.9Ti0.1)0.95Fe0.05 

alaşımlarının maliyeti yaklaşık 11.76 €/kg veya 0.65 €/gH’dir (Sandrock, 1999). 

37

2. KAYNAK ÖZETLERĐ 

Metal hidrürlere olan ilgi 1970 yılında, LaNi5 ve FeTi alaşımlarının hidrojen 

depoladığının keşfi ile başlamıştır (Reilly and Wiswall 1974). Bu dönemlerde ülkeler 

dünyanın artan enerji ihtiyacı ve petrol rezervlerindeki azalma yüzünden yeni 

kaynakların arayışı içerisindeydi. Bu arayış sırasında hidrojen enerjisinin alternatif 

bir yakıt olarak kullanılacağının anlaşılması ile birlikte bu konu üzerine yapılan 

çalışmalar hız kazandı. Fakat yapılan çalışmalar hidrojen enerjisinin etkin ve verimli 

bir şekilde kullanılabilmesinin önündeki en büyük engelin hidrojenin depolanma 

problemi olduğunu gösterdi. Hidrojenin bilinen en hafif gaz olması, depolanmasını 

büyük bir probleme dönüştürmekteydi. Nitekim ilk petrol krizinin ardından 1975 

yılında Amerika, Japonya ve Almanya’da pek çok araştırma programı başlatılmıştır 

(Mendelsohn et al., 1979). 

Ayrıca sera gazlarının olumsuz etkileri ve fosil yakıtların tükenmesi ile ilgili 

endişeler alternatif bir enerji kaynağı kullanımının ne kadar önemli olduğunu ortaya 

koymaktadır. Yüksek kalorifik değeri ve temiz bir yakıt olması sebebiyle hidrojen, 

üzerinde en çok çalışılan enerji taşıyıcı olarak dikkat çekmektedir. Fakat hidrojenin 

depolama problemleri gerek uygulama alanlarını gerekse de ticarileşmesini 

kısıtlamaktadır. Son zamanlarda küçük hacimlerde yüksek miktarlarda hidrojen 

depolayabilen ve yüksek basınçlarda çalışma olanağı sağlayan metal hidrür reaktörler 

büyük ilgi görmektedir. Bu yüzden bilim adamları çalışmalarını nadir metal alaşımlar 

üzerinde yoğunlaştırmıştır. Literatürde metal hidrür tanklarda hidrojen depolama ile 

ilgili birçok deneysel ve nümerik çalışma mevcuttur. Hidrojenin metal hidrür 

reaktörlerde kimyasal olarak depolanması göz önüne alındığında Mg, La, Na ve Li 

gibi metaller dikkat çekmektedir. 

Lucas ve Richard (1984), ısı taşınım denklemini ve hidrojen depolama sisteminin 

performansını, tek boyutlu olarak ele almışlardır. Geliştirdikleri matematiksel modeli 

nümerik olarak çözmüşlerdir. Fakat geliştirilen modelde reaksiyonla açığa çıkan ısı 

hesaba katılmamıştır. 

38

Mayer vd. (1987), hidrojenin depolanması esnasında oluşan ısı ve kütle transferini 

deneysel ve teorik olarak incelenmişlerdir. Çalışmalarında hidrür 

konsantrasyonunun, basınç ve sıcaklığın, zamana ve yatak çapına bağlı olarak 

değişimlerini elde etmişlerdir. 

Bernauer (1988), çalışmasında, metal hidrür teknolojisi alanında son on yıldır 

yapılan çalışmalar neticesinde meydana gelen gelişmeleri özetlemiş, hidrojenin 

depolanmasıyla hidrür'ün hareketli ve hareketsiz uygulamalarda, emniyetli bir 

şekilde kolaylıkla kullanılabileceğini göstermiştir. 

Sun ve Deng (1990), metal hidrür yataklarında iki boyutlu zamana bağlı ısı ve kütle 

transferi için nümerik bir model sunmuşlardır. Silindirik ve Kartezyen koordinatlarda 

ısı ve kütle transferini bir boyutlu ve iki boyutlu olarak incelemişlerdir. Bu çalışmada 

diferansiyel denklemler sonlu farklar kullanılarak impilisit olarak çözülmüştür. Bu 

çözümden elde ettikleri nümerik sonuçlarla deneysel sonuçların uyum içinde 

olduğunu göstermişlerdir. 

Gopal ve Murthy (1992), silindirik biçimli bir metal hidrür yatak içerisinde ısı ve 

kütle transferi için bir boyutlu bir matematiksel model geliştirmişler. Yapılan çalışma 

sonucunda alaşımlar ve çalışma şartları için geniş bir aralık içeren boyutsuz formda 

veriler elde edilmiştir. Bu veri yatak özellikleri ve çalışma parametrelerinin bir terimi 

olarak boşluk, ortalama sıcaklık ve konsantrasyon için korelasyon elde etmede 

kullanılmıştır. Bu korelasyon LaNi4.7Al0.3 yatakta örnek olarak gösterilmiştir. 

Jemni ve Nasrallah (1995), metal-hidrojen reaktörlerinde absorbsiyon işlemi için iki 

boyutlu bir matematiksel model geliştirmişlerdir. Yatak geometrisi, ısı transfer 

katsayısı ve şarj basıncı gibi proses parametrelerinin hidrür oluşumu üzerindeki 

etkilerini araştırmışlardır. Diğer bir çalışmalarında ise hidrojen akışını hesaba katarak 

katı ve gazın termal dengesini incelemişler ve reaktörde oluşan ısı ve kütle transferini 

karakterize eden bir matematiksel model geliştirmişlerdir. 

39

Nasrallah ve Jemni (1997), metal-hidrojen reaktöründe matematiksel olarak sıcaklık 

ve kütle analizi yapmışlar ve çalışmalarında şu hipotezleri kullanmışlarıdır; Katı ve 

gaz, aynı sıcaklıktadır. Reaktörde basınç değişmesinin etkisi ihmal edilebilirdir. 

Denge basıncı değişimine hidrojen konsantrasyonunun etkisi ihmal edilebilirdir. 

Burada yazarlar bu hipotezler ve hipotezler olmadan elde edilen nümerik sonuçlara 

göre hipotezlerin geçerliliğini test etmişlerdir. LaNi5 hidrojen reaktörü için yapılan 

analizler sonucunda ortaya atılan hipotezlerin geçerli olduğunu ortaya koymuştur. 

Jemni vd. (1999), yaptıkları çalışmada metal-hidrojen (LaNi5-H2) reaktörü deneysel 

ve teorik olarak incelenmiştir. Çalışmada öncelikle deneysel olarak ısıl iletkenlik, 

hidrür yatak ve reaktör çevresindeki akışkan arasındaki iletim, denge basıncı ve 

reaksiyon kinetikleri, başlangıç koşullarını hesaba katarak, sıcaklık ve zamana bağlı 

hidrojen basınçlarını belirlemeyi hedeflemişlerdir. Đkinci hedefi ise teorik ve 

deneysel sonuçları karşılaştırarak teorik modelin geçerliliğini belirlemektir. Deneysel 

çalışmada denge basıncı, reaksiyon kinetikleri ve LaNi5-H2 efektif ısıl iletkenliği 

belirlenmiştir. Reaktör içerisinde ölçülen sıcaklık değerleriyle, efektif ısıl iletkenlik 

(λc) ve hidrür yatağı reaktör çevresindeki akışkan arasındaki ısı iletimi 

hesaplanmıştır. Isıl iletkenlik 1.087 W/mK olarak belirlenmiştir. 

Johari vd. (2001), yaptıkları çalışmada MmNi5 ve MmNi4.85Fe0.15 için hidrojen gazı 

depolama karakteristikleri gösterilmiştir. Metallerin sıcaklık ve basınç etkisi altındaki 

absorpsiyon kapasitesi gösterilmiştir. Çalışma şartlarının kısıtlamalarından basınç 2– 

30 bar arasında, sıcaklık 298–323 K aralığında seçilmiştir. Çalışmada MmNi5 

alaşımının hidrojen depolama kapasitesinin çalışma sıcaklığı ile ters orantılı olarak 

değiştiği belirlenmiştir. Bu çalışmada MmNi5 için maksimum absorpsiyon 298 K 

sıcaklığında başarılmıştır ve plato basıncı 10 bar olarak ölçülmüştür. Hidrojen içeriği 

kütlesel ve hacimsel olarak %1.20 olarak hesaplanmıştır. MmNi5 için 313 ve 323 K 

sıcaklığında hacimsel ve kütlesel sonuçlar %0.9 ve %0.8 bulunmuş, plato basıncı 

sırasıyla 20 ve 24 bar olarak hesaplanmıştır. 

Mat ve Kaplan (2001), yaptıkları çalışmada LmNi5 hidrür reaktörlerde hidrojen 

absorpsiyonunu matematiksel olarak incelemişlerdir. LmNi5 depolama tanklarında 

40

metal hidrür formunda sürekli matematiksel model ile nümerik olarak çözülmüştür. 

Model kompleks ısı/kütle transferi ve hidrür yatakdaki kimyasal reaksiyonları 

içermektedir. Düşük denge basıncının hidrür formunu geliştirdiği belirlenmiştir. 

Hidrür işleminin başlangıç zamanlarında absorbe edilen hidrojen kütlesi hızlı şekilde 

artarken daha sonra reaksiyon ısısı nedeniyle yatak sıcaklığının artmasından sonra 

depolama hızı yavaşlamıştır. Literatür değerleriyle karşılaştırıldığında bulunan 

sonuçların uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Sonuçlar seçilen bölgelerdeki 

izoterm, izokonsantrasyon ve konsantrasyon histeresizlerini göstermiştir. Hidrojen 

formasyonunda sıcaklığın güçlü bir fonksiyonu olduğu için ana parametre denge 

basıncı olduğu belirlenmiştir. Denge basıncı düşük olduğunda hidrürleşme hızlı 

gerçekleşmektedir. Başlangıçta hidrürleşme çok hızlı gerçekleşmekle beraber daha 

sonra ekzotermik reaksiyon sonucu oluşan ısının yükselmesiyle reaksiyon hızı da 

düşmektedir. Bu esnada hidrojen girişinde ve soğuyan duvarlarda reaksiyon devam 

etmektedir. Nümerik sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırıldığında modelin 

başarılığı olduğu, deneysel verilerle karşılaştırıldığında sıcaklık profilleri ve hidrür 

formasyonunun uyum içinde olduğu göstermişlerdir. 

Güvendiren vd. (2002), yaptıkları çalışmada magnezyuma değişik katkı maddeleri 

eklenmiş ve bu maddelerin atritörle yapılan öğütme sonrası oluşan mekanik 

alaşımlandırmadaki etkinliği incelenmiştir. Etkinlik yapısal incelme olarak ele 

alınmış ve öğütme sonrası incelme, gerek metalografik gerekse X-ışınları kırınım 

yöntemleri ile tespit edilmiştir. Bu amaçla sisteme sabit hacim oranında (%5) farklı 

sertlik değerlerinde SiC, Al2O3, V, grafit ilaveleri yapılmıştır. Yapılan çalışma 

yapısal incelmede katkı maddesinin sertliğinin tek başına belirleyici olmadığını, 

katkı maddesinin öğütme sırasında büyüklüğünü muhafazasının daha etkin olduğunu 

göstermiştir. Bu açıdan yapılan ilaveler içerisinde en etkininin grafit ve Al2O3 olduğu 

gözlenmiştir. 

Aldaş vd. (2002), yaptıkları çalışmada metal-hidrür yatakta hidrojen depolanması 

sayısal olarak incelenmiştir. Kullanılan matematiksel model hidrür oluşumu sırasında 

gerçekleşen kompleks ısı-kütle transferi ve kimyasal reaksiyon içermektedir. Hidrür 

oluşumu, metal hidrür yatağın içindeki sıcaklık ve H/M oranı dağılımları ve sıcaklık- 

41

zaman ve H/M oranı-zaman grafikleri yardımıyla incelenmiştir. Nümerik sonuçlar, 

hidrür oluşumunda en önemli parametrenin denge basıncı olduğunu göstermektedir. 

Denge basıncı sıcaklıkla artmaktadır. Kimyasal reaksiyon sonucu oluşan ısı yatakta 

sıcaklığın artmasına neden olmaktadır. Hidrür oluşumunun soğutulan yüzeylere 

yakın bölgelerde (denge basıncı düşük olduğu için) yüksek, merkeze yakın 

bölgelerde de yavaş gerçekleşmektedir. Metal hidrür yatağının ısı iletim katsayısı 

düşük olduğu için özellikle kimyasal reaksiyonun hızlı olduğu ilk zamanlarda yatakta 

merkezle cidar arasında önemli ölçüde sıcaklık gradyanı oluştuğu görülmüştür. 

Sayısal olarak hesaplanan H/M oranı, literatürdeki deneysel sonuçlarla 

karşılaştırılmış ve bulunan sonuçların uyum içinde olduğu görülmüştür. 

Aldaş vd. (2002), yaptıkları çalışmada hidrür yataklarda ısı ve kütle transferi, akışkan 

akışı ve kimyasal reaksiyonların hidrür işlemi üzerine etkisini 3 boyutlu nümerik 

olarak incelenmiştir. Hidrürleşmenin, soğutulan duvar sınırlarına yaklaştıkça daha 

fazla hızlandığını belirlemişlerdir. Bunların sonucunda sistemde sıcaklık dağılımı, 

üzerindeki akışkan akışı nedeniyle hidrojen absorpsiyonunda önemli olmayan 

miktarlarda gelişmeler sağlanmıştır. Hidrürleşme önemli derecede sıcaklığın bir 

fonksiyonudur. Hidrürleşme başlangıçta yatağın bütününde uniformdur. Reaksiyon 

ısısından dolayı sistemde sıcaklık yükselir, hidrür işlemin merkeze doğru gidildikçe 

yavaşlamaktadır ancak duvar sınırlarında ve giriş bölümünde gelişmiştir. Nümerik 

sonuçlar sıvı akışının sistem sıcaklık profili üzerinde önemli etkisinin olduğunu 

göstermiştir. Ancak toplam hidrür formasyonunun akışkan akışı tarafından 

etkilenmediği bulunmuştur. Bazı bölgelerde akışkan akışı nedeniyle sıcaklık düşüşü 

olmuştur. Bu düşüş yatağın diğer tarafındaki sıcaklık artışı ile dengelediği 

göstermişlerdir. 

Bilgili (2003), yapılan çalışmada metal hidrürlerde hidrojen depolaması ile ilgili bir 

model oluşturulmuş, bu modelin depolayabileceği hidrojen oranları, bu oranların 

seçilen geometriye bağımlılığı ve reaktör içindeki sıcaklık dağılımlarını 

belirlenmiştir. Bu noktada metal hidrür ortamların hidrojen depolama 

karakteristiklerinin bağlı olduğu değişkenlerden biri de reaktör yatak sıcaklığıdır. Bu 

nedenle çalışmada, farklı bölge kesitlerde sıcaklık değişimleri incelenmiştir. Çalışma 

42

sonucunda H/M oranları soğutulan, düşük sıcaklıkta bulunan bölgelerde, daha 

yüksek değerlere sahip olduğu belirlenmiştir. Diğer bir ifadeyle soğutulan bölgelerde 

hidrojen soğurulması daha hızlı gerçekleşmiştir. Çalışmada üç farklı geometri ele 

alınarak matematiksel modellemeler yapılmıştır. Geometri-1 iç çapı 5 mm dış çapı 

25 mm ve yüksekliği 60 mm; Geometri-2 iç çapı 10 mm, dış çapı 20 mm ve 

yüksekliği 30 mm; Geometri-3 ise 10 mm iç çapında 17 mm dış çapında ve 50 mm 

yüksekliğe sahiptir. Üç farklı geometri için yapılan çözümlerde elde edilen soğurma 

olayının gerçekleştiği ilk 650 s zaman diliminde en hızlı soğurma işlemi geometri 

3’te gerçekleşmiştir. Bununla birlikte, hidrojenin metal yatak içine tamamen şarj 

olması için geçen süreler karşılaştırıldığında geometri 3’ün geometri 1’e oranla 

yaklaşık 2.8 kat daha hızlı sürede şarj olduğu belirlenmiştir. Geometri-2 ve 

Geometri-3 için bu fark ise çok düşüktür. Fakat metal hidrür yatak hacmi açısından 

bakıldığında Geometri-1’in Geometri-2’ye göre 4 kat daha büyük bir hacme sahip 

olması bu süreyi etkileyen önemli bir parametredir. 

Demiralp vd. (2004), yaptıkları çalışmada metal hidrür yataklarda ısı ve kütle 

transferini deneysel ve teorik olarak incelemişlerdir. Deney esnasında, LaNi5 alaşımı 

ile dolu reaktöre sabit basınç altında hidrojen şarj edilmiştir. Reaktördeki sıcaklık 

değişimleri farklı noktalarda ölçülerek, bilgisayara kaydedilmiştir. Deneyler sıcaklık 

değerleri oda sıcaklıklarına düşünceye kadar sürdürülmüştür. Teorik kısımda ise bu 

işlem esnasında kompleks ısı ve kütle transferini ve sıvı akışını göz önünde 

bulunduran iki boyutlu bir matematiksel model geliştirilerek nümerik olarak 

çözülmüştür. Elde edilen deneysel verilerle nümerik sonuçlar karşılaştırıldığında 

verilerin uyum içerisinde olduğu ve geliştirilen matematiksel modelin geçerliliği test 

edilmiştir. Deneylerde %99.999 saflıkta hidrojen ve oksidasyonu önleyebilmek için 

argon, istenmeyen gazları sistemden atmak için vakum pompası, öğütücü, reaktör, 

vakum ve basınç manometresi, termokupl ve veri kaydedici kullanılmıştır. Sistemde 

kullanılan reaktör 40 mm iç çapında (1 mm et kalınlığında), 120 mm yüksekliğinde 

olup, St 60 malzemeden yapılmıştır. 5000 s süre ile reaktördeki sıcaklık dağılımının 

değişik şarj basınçlarında zamana göre değişimi ölçülmüştür. Reaktörde ölçülen 

sıcaklıklar ilk 500 s içinde çok farklı değerlerde olmakla beraber zaman ilerledikçe 

birbirlerine çok yaklaşmakta ve ortam sıcaklığına ulaşmaktadır. Yüksek şarj 

43

asınçlarında ölçülen sıcaklık değerleri, düşük şarj basınçlarında ölçülen sıcaklık 

değerlerinden daha büyüktür. Buna sebebi, şarj basıncındaki artışın reaksiyon hızını 

arttırıcı yönde etki etmesidir. Dolayısıyla yüksek şarj basınçlarında ekzotermik 

reaksiyon daha hızlı olmakta, şarj basıncı azaldıkça reaksiyon hızı da azalmaktadır. 

Reaksiyon sonucunda oluşan ısının merkezde daha yüksek olduğu, merkezden cidara 

doğru gelindikçe ise azaldığı görülmektedir. Ayrıca z düzleminde artıkça sıcaklığın 

artığı, maksimum sıcaklık eğrileri ise z=60 mm’de olduğunu belirlemişlerdir. 

Oi vd. (2004), plaka-kanatçık tipi ısı değiştirici tabanlı metal hidrür reaktörün ısı 

transferi karakteristiğini deneysel ve nümerik olarak araştırmıştır. Hidrojen şarj 

işlemi sırasında deneysel ve nümerik sonuçlar yakın değerler ortaya koyarken, deşarj 

işlemi sırasında önemli farklılıklar tespit edilmiştir. Bu durum nümerik çalışmada 

kullanılan metal hidrür malzemenin ısıl iletkenlik katsayısı ve porozite değerlerinin 

gerçek değerlerinden uzak olarak kullanılmasına bağlanmıştır. 

Demircan vd. (2005), çalışmada iki adet LaNi5–H2 reaktöre hidrojen absorpsiyonu 

deneysel ve teorik olarak araştırılmıştır. Deneysel çalışmada iki tank LaNi5 

alaşımlarıyla dolduruluş ve sabit basınçta hidrojen şarj edilmiştir. Tanklardaki 

sıcaklık değişimi farklı noktalardan ölçülmüş ve bilgisayara kaydedilmiştir. Hidrür 

işlemi sıcaklık ölçülerek belirlenmiştir. Teorik çalışmada ise, iki boyutlu 

matematiksel model kompleks ısı ve kütle transferi ve akışkan akışı varsayımıyla 

nümerik olarak çözülmüştür. Matematiksel modelin geçerliliğini belirlemek için 

nümerik sonuçlar deneysel verilerle karşılaştırılmıştır. Deneysel veriler ve nümerik 

sonuçların karşılaştırıldığında kabul edilebilir sonuçlar elde edilmiştir. 

MacDonald ve Rowe (2006), yaptıkları çalışmalarında metal hidrür reaktör ile çevre 

arasında ısı transferine yoğunlaşmış ve metal hidrür reaktöre eklenen kanatçıkların 

etkisini incelemişlerdir. Ayrıca istenilen hidrojen miktarını elde edebilmek amacıyla 

kanatçıkların önemi, geliştirilen tek boyutlu rezistans analizi ve iki boyutlu transient 

model ile ele alınmıştır. Eklenen kanatçıkların reaktör içerisindeki hidrojen basıncı 

üzerinde önemli bir etkisinin olduğu saptanmıştır. 

44

Da Li vd. (2007), LaNi5−xAlx alaşımlarına Al ilavesinin hidrojen depolama hızına ve 

reaksiyon kinetiklerine etkisini belirlemek amacıyla deneysel bir çalışma 

yapmışlardır. Dört farklı LaNi5−xAlx (x=0.25, 0.50, 0.75, 1.00) alaşımının hidrojen 

depolama özelliklerini belirlemek amacıyla sistematik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. 

Hidrojenerasyon öncesi ve sonrası mikro yapı özellikleri, aktivasyon, kinetikler ve 

termodinamik özellikleri, yanmazlık özellikleri gibi özellikler dört farklı alaşım 

yapısı için araştırılmıştır. Deney sonuçları alaşımlar mükemmel aktivasyon 

özellikleri ve kinetik özelliklere sahip olduğunu ortaya koymuştur. Alaşımların 

kristal yapısının x-ray kırınım analizleri alaşımlara 0≤x≤1 arasında Al ilavesinin 

alaşımların kristal yapısını değiştirmediğini göstermiştir, ancak kafes sabiti biraz 

artmıştır. Alaşım-H2 sisteminin termodinamik özellikleriyle entalpi mutlak değeri 

artarken, x değeriyle denge basıncı artarken, hidrojen depolama yeteneği ve 

histeresiz düşmüştür. Ayrıca x değerinin artmasıyla alaşımların hidrojen absorbe 

etme hızı düştüğünü belirtmişlerdir. 

Li vd. (2007), çalışmalarında dört farklı özellikte LaNi5−xAlx (x=0.25, 0.50, 0.75, 

1.00) alaşımlarının hidrojen depolama özellikleri incelenmiştir. Dört farklı Al 

ilavesinde hidrojenasyon öncesi ve sonrasında mikro yapı özellikleri, aktivasyon 

kinetikleri ve termodinamik özellikleri, anti yanma özellikleri de araştırılmıştır. 

Sonuçlar bu alaşımların çok iyi aktivasyon ve kinetik özelliklerine sahip olduklarını 

ortaya çıkarmıştır. Alaşımların kristal yapısının x-ray kırınım analizi alaşım içerisine 

0 ≤ x ≤ 1 aralığında Al ilavesinin alaşımların kristal yapısında değişikliğe neden 

olmadığını göstermiştir, fakat kafes sabiti biraz artmıştır. Alaşım-H2 sisteminin 

termodinamik özelliklerinin ölçülmesiyle, x değerinin artmasıyla entalpi mutlak 

değerinin artmasına rağmen; denge basıncı, hidrojen absorbe etme yeteneği ve 

histeresiz düştüğü belirlenmiştir. Ayrıca x değerinin artmasıyla alaşımların hidrojen 

absorbe etme hızının düştüğü bulunmuştur. 

Melloulia vd. (2007), deneysel çalışmalarında spiral ısı değitirici şeklinde bir reaktör 

geliştirmişlerdir. Yerleştirilen bu ısı değiştirici toplam depolama problemlerini 

azaltmada önemli katkılar sağlamıştır. Performans çalışmalarında basınç, tank hacmi, 

absorpsiyon sıcaklığı ve toplam ısı transfer katsayısı değerlerinde önemli gelişmeler 

45

sağlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda ısı değiştirici kullanımıyla 

hidrojen şarj/deşarj süresinde önemli ölçüde düştüğü görülmüştür. Bunlara ilave 

olarak soğutucu akışkan sıcaklığı ve debisi, uygulanan basınç ve hidrojen tankı 

hacmi gibi parametrelerin etkisi incelenmiş ve bu parametrelerin seçiminin önemi 

üzerinde durulmuştur. 

MacDonald vd. (2007), çalışmalarında metal hidrürlerin hidrojen depolama 

özellikleri deneysel ve sayısal modelleme kullanılarak belirlenmiştir. Özel olarak 

imal edilen metal hidrür tankında hidrojen giriş ve çıkış debi değerleri belirlenmiştir. 

Metal hidrür yatağında sıcaklık ölçümleri için radyal ve eksenel olarak termokupllar 

yerleştirilmiştir. Bu veriler önceden geliştirilmiş 2 boyutlu matematiksel modelde 

kullanılmıştır. Model parametrik çalışmada metal hidrür sistemlerinin bazı anahtar 

değişkenlerinin belirlemede kullanılmıştır. Bu değişkenler denge basıncı, yapılan 

çalışmaya bağlı olarak alaşım konsantrasyonu ve efektif ısı iletkenlik değeridir. Bu 

değerler konsantrasyona ve denge basıncına göre analiz edilmiştir. Denge basıncı 

eğimi, özellikle iç çevrimin doğruluğunu belirlemede önemli bir özelliktir olduğunu 

belirlemişlerdir. 

Mohan vd. (2007), yaptıkları çalışmada bir pratik metal hidrür esaslı hidrojen 

depolama cihazı tasarlamışlar. Bu cihaz hidrojen gazını dağıtmak için birçok filtre ve 

hidrür yatakta hidrojen şarj veya deşarjına bağlı olarak ısıtıcı veya soğutucu ısı 

değiştirici tüplerden oluşmaktadır. Bu çalışmada LaNi5 hidrür alaşımları kullanılan 

bir modelleme gösterilmiştir. Çalışmada geometrik ve çalışma parametrelerinin 

depolama cihazlarının hidrojen depolama verimlerine etkileri belirlenmiştir. Sonuçta 

tasarım parametrelerinin hidrür performansını önemli oranda etkilediği 

belirlemişlerdir. 

Kınacı (2007), yaptıkları çalışmada AB (A=Al, Be, Cu, Fe, Ni, Sb, V ve B=Ti) tipi 

ara metallerin, toplam enerjileri, hidrojen depolama kapasiteleri ve kararlılıkları olası 

bir depolama malzemesi bulmak amacıyla incelenmiştir. Ayrıca, araştırılan 

malzemelerin termodinamik özellikleri ve atom-elektron yapıları arasındaki ilişkiler 

gösterilmiştir. Bu iş için bir temel prensipler psödo-potansiyel yöntemi olan 

46

yoğunluk fonksiyonlu teori (DFT) ve bu teori kapsamındaki genelleştirilmiş değişim 

ölçüsü yaklaşımı (GGA) kullanılmıştır. Hesaplamalar, CuTiH dışında, deneyle 

gözlemlenen yapıları doğru olarak tahmin etmiş atom ve hücre parametrelerini DFT 

için kabul edilen hata sınırları içinde bulmuştur. CuTi ara metal sisteminde CuTiH 

yapısında deneysel olarak gözlemlenenden belirgin derecede düşük oluşum 

enerjisine sahip bir yapı belirlenmiştir. Bu çelişki, deneysel yapının yarı-kararlı ve 

hidrojenin yapı içindeki hareketi için gereken aktivasyon enerjisinin yüksek 

oluşundan kaynaklanıyor olabilir. Çalışma sonucunda AlTi ve SbTi ara metallerinin, 

bu malzemelerin hidrürlerinin kararsız olması nedeniyle hidrojen depolamaya uygun 

olmadığı görülmüştür. Araştırılan diğer sistemlerde hidrür kararlığı VTi, CuTi, NiTi, 

BeTi, FeTi sırasıyla azalmaktadır. VTi, FeTi ve NiTi sistemlerinde dört-hidrür 

(MTiH4) oluşumunda, hidrojen¸ çevresindeki metal atomu düzeninde altı-kenarlıdan 

dört-kenarlıya geçiş öngörülmüştür. Bu kompozisyonda FeTi ve NiTi için belirlenen 

hidrürler kararlı değildir. Ancak oluşum enerjilerinin sıfıra yakınlığı nedeniyle 

kimyasal kompozisyonda veya depolama parametrelerinde yapılacak uygun bir 

değişiklik hidrürlerin oluşmasını sağlayabilir. VTi depolama kapasitesine 

bakıldığında VTiH6’nın bile negatif oluşum enerjisine sahip olması nedeniyle umut 

vaat etmektedir. Diğer yandan oluşan hidrürlerin kararlılığı genellikle yüksektir ve 

bu nedenle hidrojeni serbest bırakması daha zor olacaktır. 

Muthukumar vd. (2007), çalışmada, içerisine MmNi4.6Al0.4 alaşımları doldurulmuş 

silindirik biçimli bir hidrojen depolama cihazında birleştirilmiş ısı ve kütle transfer 

işlemleri sayısal olarak ticari yazılım Fluent 6.1.22 kullanılarak gösterilmiştir. Cihaz 

için hidrojen depolama verimi, hidrojen şarj basıncı ve absorpsiyon sıcaklıkları gibi 

çalışma parametreleri değiştirilerek belirlenmiştir. Ayrıca, hidrür yatak kalınlıkları ve 

toplam ısı transfer katsayısı gibi farklı yatak parametrelerinin değiştirilmesiyle cihaz 

depolama verimi üzerine etkileri belirlenmiştir. Hidrür yatak ortalama depolama 

sıcaklığı ve farklı kaynak basınçlarında hidrojen depolama kapasiteleri literatürde 

bulunan değerlerlerle karşılaştırıldığında iyi sonuçlar alınmıştır. Başlangıçta 

hidrürleme işlemi esnasında hidrojen absorpsiyonu hızlı bir artış göstermiş daha 

sonra reaksiyon ısısından dolayı hidrür yatak sıcaklığının artmasıyla yavaş yavaş 

düşmüştür. Verilen herhangi bir absorpsiyon sıcaklığında hidrojen absorpsiyon oranı 

47

ve hidrojen depolama kapasitesi, şarj basıncının artmasıyla bulunmuştur. Hidrojen 

absorpsiyon kapasitesindeki değişim, kaynak basıncının 5–35 bar arasında 5 bar 

arttırılarak farklı değerlerde reaksiyon oranı ve sıcaklığı gösterilmiştir. Ayrıca toplam 

ısı transfer katsayısı 750 W/m 2 den 1250 W/m 2 ’ye ve soğutucu akışkan sıcaklığı 

288–298 K arasında değiştirilerek hidrojen depolama kapasitesi üzerindeki etkisi 

araştırılmıştır. Sonuçta ise ısı transfer oranı hidrürleşme oranını hızlandırdığı 

belirlenmiştir. 35 bar ve 298 K kaynak şartlarında MmNi4.6Al0.4 birim kg alaşımda 

yaklaşık 13.1 g hidrojen depolamıştır. 

Melnichuk vd. (2008), çalışmalarında, hidrojen absorpsiyonu performans testleri için 

bir küçük metal hidrür hidrojen depolama prototipi geliştirmişlerdir. Çalışmalarında 

metal hidrürlerin aktivasyon davranışı, desorpsiyon kapasitesi, desorpsiyon akış 

oranı ve ısı transferi üzerine yoğunlaşmıştır. AB5 intermetalik tipi alaşımlar 

kullanılarak bir hidrür yatak yerleştirilmiştir. MmNi4.7Al0.3 kimyasal 

kompozisyonunda oda sıcaklıklarında denge basıncı yaklaşık 300 kPa olarak 

belirlenmiştir ve bu değer çalışma şartları için yeterlidir. Diğer yandan basınç 

değişimi, farklı debiler ve başlangıç şarj basınçları için sabit sıcaklıklarda deşarj 

testleri esnasında görüntülenmiştir. Deşarj esnasında dinamik basınç ölçümlerindeki 

azalma zamanın bir fonksiyonu olarak ölçülmüştür. Aynı zamanda, hidrür ayrışma 

kinetikleri ve ısı transfer şartlarıyla ilişkili olarak deşarj debisindeki artışla dinamik 

deşarj basıncındaki azalma bulunmuştur. 

Kim vd. (2008), çalışmalarında geliştirilmiş yüksek ısıl iletkenliğe sahip, gözenekli 

kompakt metal hidrür teknolojisi kullanarak, hidrojen kompresörlerinin 

performanslarını belirlemeyi amaçlamışlardır. Hidrojen depolama için soğutma 

ortamına girilen sıcaklıklar (20 ve 30 °C), sıkıştırma için ısıtma ortamı (60, 70, 80 ve 

90 °C) ve metal hidrür tipi (LaNi5 ve LaNi4.75Al0.25) anahtar parametreler olarak 

dikkate alınmıştır. Her bir koşulda sıcaklık dağılımı ve sıkıştırma basıncı 

kaydedilmiştir. Araştırmada LaNi4.75Al0.25 alaşımları LaNi5 alaşımından daha hızlı 

absorpsiyon hızı göstermiştir. Buna ilaveten sıkıştırma oranı esasen soğutma ve 

ısıtma arasındaki sıcaklık farkına bağlı olduğu; LaNi5 reaktörde LaNi4.75Al0.25 

reaktörden daha az sıkıştırma işi ve verimi gösterdiği bulunmuştur. Şartlar dikkate 

48

alındığında, 20 °C soğutma sıcaklığı ve 90 °C ısıtma sıcaklığında LaNi5 

çalıştırıldığında maksimum iş (2.44 kJ) ve verim (%5.91) gerçekleşmiştir. 

Cheng vd. (2008), yaptıkları bu çalışmalarında hidrojen şarj/deşarj çevriminin 

LaNi4.25Al0.75 hidrojen depolama özelliklerine etkisi incelenmiştir. Şarj/deşarj ve şarj 

kinetikleri için başlangıç aktivasyonu ve 1000 şarj/deşarj çevriminden sonra her ikisi 

için basınç izotermleri 363, 383 ve 403 K sıcaklıklarında ölçülmüştür. Uzun süre 

çevrimlerden sonra, şarj kinetiklerinde çok önemli bozulmalar gözlenirken plato 

basıncı ve depolama kapasitesi kinetiklerinde çok küçük değişimler gözlenmiştir. 

1000 çevrim sonunda başlangıç aktivasyonu sonrası (0.78–301 µm) ile 

karşılaştırıldığında tane büyüklüğü dağılımı daralmıştır (0.36–103 µm) bunun anlamı 

da hacim 34.81’den 11.34’e düşmüştür. 1000 çevrimden sonra LaNi4.25Al0.75 hidrojen 

depolama özelliklerindeki değişim LaNi4.25Al0.75 özellikleri, püskürtme olgusu ve 

çevrimlerde hidrojen şarjından dolayı kirlenme disproporsiyonu ile açıklanmıştır. 

Muthukumar ve Manvendra (2009), MmNi4·6Al0·4 içeren silindirik metal hidrür 

reaktörde birleştirilmiş ısı ve kütle transferi bir iki boyutlu nümerik analizle 

göstermişlerdir. Hidrojen absorpsiyonunu anlama, enerji, momentum ve kütlenin 

korunumu ve reaksiyon kinetikleri denklem için ana denklemler, sonlu hacimler 

yöntemi eş zamanlı olarak kullanılarak çözülmüştür. MmNi4·6Al0·4 esaslı hidrojen 

depolama cihazları üzerindeki verim araştırmaları, hidrojen kaynak basıncı, 

absorpsiyon (soğutucu akışkan) sıcaklığı, toplam ısı transfer katsayısı ve hidrür yatak 

kalınlığına bağlı değiştiği ortaya çıkmıştır. Hidrojen depolama verimi üzerinde enerji 

denklemindeki konveksiyon etkisi teriminin göz ardı edilebilir olduğu bulunmuştur. 

Sonuçlar bilgisayar simülasyonundan elde edilen değerlerle deneysel verilerin 

uyumlu olduğunu göstermiştir. 30 bar ve 298 K kaynak şartlarında, MmNi4·6Al0·4 

depolama yaklaşık ağırlıkça %1.28 değerindedir, bu değer deneysel %1.3 verilere 

çok yakındır. Toplam ısı transfer katsayısının absorpsiyon zamanını önemli oranda 

düşürdüğünü belirlemişlerdir. 

Park vd. (2009), çalışmalarında ısıl enerji uygulamalarında birleştirilmiş AB5 tipi 

yüksek güçlü metal hidrür reaktörlerini araştırmışlardır. Her biri sırasıyla düşük ve 

49

yüksek basınçlı metal hidrür içeren LaNixAl5-x veya CayMm1-yNi5 alaşımlarından 

birini içeren iki reaktörün birleştirilmesi ile test reaktörleri oluşturulmuştur. Yüksek 

güçlü reaktörleri geliştirmek amacıyla, metal hidrürler çok ince (yaklaşık 1–2 mm 

kalınlığında) bakırla kaplanmıştır ve gözenekli metal hidrürler yoğunlaşıncaya kadar 

sıkıştırılmıştır. Deneyler esnasında, sistem reaktif kinetiklerinin dinamik davranışları 

gözlenmiştir. Test edilen sistemler arasında, birleştirilmiş Ca0.6Mm0.4Ni5 ve 

LaNi4.75Al0.25 ısıl enerji uygulamaları için çok verimli olduğu görülmüştür. Hidrür ve 

dehidrürleme işleminin son anında denge durumuna (yaklaşık olarak 250 s) ve 

üretim/absorpsiyon ısısının en yüksek miktarına ulaşmıştır. Alaşımda y’nin en düşük 

değerinde Ca1-yMmyNi5 alaşımları, daha hızlı reaksiyon kinetiklerinde daha fazla 

kalsiyum içeriğine neden olur. LaNixAl5-x reaktöründeki durumda ise, alüminyum 

ilavesi reaksiyon kinetiklerinin iyileşmesine neden olur. Ayrıca, düşük basınç hidrür 

reaktör LaNixAl5-x, yüksek basınçlı metal hidrür Ca1-yMmyNi5 kullanıldığı zaman 

denge durumuna daha uzun zamanda ulaşıldığı sonucuna ulaşmışlardır. 

Satheesh vd. (2009), çalışmalarında MmNi4.6Al0.4/ MmNi4.6Fe0.4 hidrür çifti ile 

çalışan bir metal hidrür soğutma sisteminin sayısal analizi gösterilmiştir. 

Birleştirilmiş reaktör çiftinde zamana bağlı ısı ve kütle transferleri için bir silindirik 

model oluşturularak, kararsız, iki boyutlu matematiksel modelde nümerik olarak 

çözülmüştür. Denklem sistemleri ful implisit sonlu hacimler yöntemi (SHM) 

tarafından çözülmüştür. Reaktörlerde, reaksiyon yatak sıcaklık dağılımı, hidrojen 

konsantrasyonu ve denge basıncının, sabit ve değişken duvar sıcaklıkları sınır 

şartlarına etkisi araştırılmıştır. Basınç-konsantrasyon-sıcaklık çizimi bir dinamik 

korelasyon gösterilmiştir. Verilen 363/298/278 K sıcaklıklarında (TH/TM/TC), çift ve 

tek etkili metal hidrür sistemlerinde sabit ve değişken duvar sıcaklık sınır şartlarında, 

çevrim zamanı sırasıyla 1470 ve 1765.6 s olarak bulunmuştur. Sayısal sonuçlar 

LaNi4.61Mn0.26Al0.13/La0.6Y0.4Ni4.8Mn0.2 hidrür çifti için literatürde gösterilen 

sonuçlarlarla karşılaştırılmış ve uyum içerisinde olduğunu belirtmişlerdir. 

Kaplan (2009), yaptığı çalışmada farklı dizaynlardaki metal hidrür reaktörlerde şarj 

işlemi üzerindeki ısı transfer mekanizmasının etkisi farklı hidrojen şarj basınçları 

altında araştırılmıştır. Üç farklı silindirik reaktör aynı temel boyutlarda dizayn 

50

edilmiş ve üretilmiştir. Reaktör-1 20 mm iç çapında, 122 mm dış uzunluk ve 1 mm 

kalınlıktadır. Reaktör-2; Reaktör-1 ile aynı boyutlardadır fakat reaktörden daha iyi ısı 

uzaklaştırabilmek için 42 mm çapında ve 4.5 mm aralıklarla yerleştirilmiş 1 mm 

kalınlığında 22 dairesel kanatçık bulunmaktadır. Reaktör-3’te ise zorlanmış 

konveksiyonla ısı taşınımı sağlamak için reaktör çevresinde su sirkülâsyonu 

yapılmıştır. Şarj esnasında farklı bölgelerden 1–10 bar basınç aralığında reaktör 

sıcaklıkları ölçülmüştür. Üçüncü reaktör bütün çalışma basınçlarında hızlı şarj 

zamanıyla en düşük sıcaklık artışı göstermiştir. Reaktörlerin efektif ısı transfer 

katsayıları deneysel sonuçlara göre hesaplanmıştır ve bunlar sırasıyla 5.5 ±1 W/m 2 K, 

35 ± 1 W/m 2 K ve 113 ± 1 W/m 2 K olarak bulunmuştur. Deneysel sonuçlar hidrür 

reaktör şarjında genel olarak ısı transferine bağlı olduğu ve daha iyi soğutulmuş 

reaktörlerin hızlı şarj özellikleri gösterdiğinin ortaya koymuştur. 

Askri vd. (2009), metal hidrür depolama tanklarında hidrojen depolama zamanı 

üzerinde en büyük faktörün reaksiyon yatağından ısının hızlı şekilde taşınması 

olduğunu gösterdiği çalışmasında; Đki boyutlu bir model geliştirerek bu modelin 

geçerliliğini deneysel çalışmalarla göstermiştir. Bu model ilk olarak absorpsiyon 

işlemi esnasında tank yüzeylerinin ısıl yoğunluğunu hesaplamada kullanılmıştır. 

Yatak duvarında çelik ve pirinç malzeme kullanılması durumları test edilmiş ve bu 

deneyler depolama zamanı üzerinde önemli bir etkisinin olmadığını göstermiştir. 

Daha sonra kurulmuş model farklı metal hidrür reaktör dizaynı için dinamik 

davranışlar araştırılmıştır. i) Bir silindirik tank, ii) dıştan kanatçıklı silindirik tank, 

iii) konsantrik boru ile içten soğutulmuş bir silindirik tank ve iv) kanatçıklı 

konsantrik borularla donatılmış silindirik tank olmak üzere dört farklı tasarım 

yapılmıştır. Yapılan optimizasyon sonucunda hidrojen depolama zamanında yaklaşık 

%80 gelişme elde edilmiştir. 

Baldissin ve Lombardo (2009), LaNi4.8Al0.2 alaşımlarında hidrojen absorpsiyonu ve 

desorpsiyonu için iki boyutlu bir matematiksel model geliştirmişler ve modelin 

geçerliliğini deneysel olarak ispatlamışlardır. Model bir enerji, kütle ve bir 

momentum dengesinden oluşmuştur. Bu diferansiyel denklemler sonlu elemanlar 

yöntemi kullanılarak Comsol yazılımında nümerik olarak çözülmüştür. Teorik ve 

51

deneysel sonuçlar karşılaştırıldığında metal hidrürlerde hidrojen depolamanın en 

önemli tarafı kullanılan reaktörlerin ısıl karakteristikleri, ısı değiştirici özellikleri: 

toplam ısı transfer katsayısı h ve efektif ısıl etkenliği k en önemli parametrelerdir. 

Deneysel çalışmada kullanılan cihaz paslanmaz çelikten imal edilmiş ve sıcaklığın 

sabit bir değerde tutulması için su banyosu içerisindedir. Reaktör içerisine 

LaNi4.8Al0.2 malzeme doldurulmuştur. Đki farklı reaktör kullanılarak yapılan 

deneylerde Reaktör 1’de ekzotermik reaksiyon sonucu oluşan maksimum sıcaklık 

yaklaşık 26 °C’ye ulaşmıştır. Kanatçıklı olarak imal edilen Reaktör 2 ise su 

banyosuna daldırılmış durumdadır ve burada da maksimum sıcaklık yaklaşık 24 °C 

olarak ölçülmüştür. Deneylerde ölçülen değerler matematiksel modelle 

karşılaştırıldığında uyum içerisinde oldukları belirlenmiştir. 

Mellouli vd. (2010), yaptıkları çalışmada, yakıt pili kullanan araçlar için, kanatlı 

spiral borularla donatılmış ısı değiştiricili metal hidrür hidrojen depolama tanklarında 

ısı ve kütle transferinin optimizasyonu iki boyutlu bir matematiksel model 

geliştirilmiştir. Model nümerik olarak çözülmüş kompleks ısı ve kütle transferini de 

hesaba katarak deneysel verilerle karşılaştırılmış ve iyi sonuçlar elde edilmiştir. 

Uzunluk, kalınlık ve tasarlanan kanatçıkların metal hidrür reaktörlerin şarj işlemi 

üzerine etkisi ortaya çıkarılmıştır. Buna ilaveten, oluşturulan model farklı şekillerde 

dizayn edilmiş metal hidrür reaktörlerin dinamik davranışlarını belirlemek için 

kullanılmıştır. Ayrıca spiral kanatçıklı borulara ısı değiştirici ilave edilerek soğutma 

dizayn seçenekleri araştırılmıştır. 

Dhaou vd. (2010), çalışmalarında metal hidrür tanklarda hidrojen reaksiyon zamanı 

(kısaca MHV) önemli derecede hidrür yataktan ısı transferi yapılmasına bağlı 

olduğunu göstermişlerdir. Bu çalışmada, metal hidrür tanklara hidrojen şarj işlemi 

performansı üzerine kanatçıklı spiral ısı değiştiricilerin geometrisi ve çalışma 

parametrelerinin etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Deneysel sonuçlar kanatçıklı 

spiral ısı değiştirici kullanıldığı zaman reaktör şarj zamanının oldukça düştüğünü 

göstermiştir. Ayrıca farklı parametrelerin etkisi (soğutucu akışkanın sıcaklığı ve 

debisi, uygulanan basınç ve hidrojen tank hacmi) tartışılmıştır ve elde edilen 

sonuçlarla seçilen bu parametrelerin çok iyi sonuçlar verdiğini belirlemişlerdir. 

52

3. MATERYAL VE YÖNTEM 

Yapılan bu çalışmada hidrojen şarj/deşarj işlemlerine etki eden proses 

parametrelerinden; hidrojen basıncı, debisi ve metal hidrür reaktör geometrisinin, 

reaktör ile çevre arasındaki ısı transferine ve hidrojen depolama özellikleri 

üzerindeki etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Diğer yandan kullanılan malzeme ve 

çalışma şartları gibi parametrelerinde depolanan hidrojen kütlesine etkisi deneysel 

olarak araştırılacaktır. Yapılan literatür araştırmasında LaNi5 alaşımlarına Al ilavesi 

alaşımın ısı iletim katsayısını ve gözenekliliğini arttırdığı, bunun sonucu olarak 

ekzotermik reaksiyonları hızlandırdığı için yapılan çalışmada hidrür alaşımı olarak 

LaNi4.75Al0.25 alaşımı tercih edilmiştir. Ayrıca deneylerde şarj basıncı 2, 4, 6 ve 8 bar 

basınçlara ayarlanarak hidrojen şarj basıncın reaksiyonlara ve depolanan hidrojen 

kütlesine etkisi ortaya konacaktır. Daha sonra ileri beslemeli yapay sinir ağları 

kullanılarak oluşturulan YSA modeli depolanan hidrojen kütlesinin basınç sıcaklık 

ve zamana bağlı olarak değişimi belirlenecektir. Son olarak deneysel sonuçlarla YSA 

kullanılarak elde edilen veriler karşılaştırılarak oluşturulan modelin geçerliliği ortaya 

konacaktır. 

3.1. Materyal 

3.1.1. Metal hidrür reaktör 

Reaktör geometrisinin hidrojen şarj/deşarj proseslerine etkisini belirlemek amacıyla 

Şekil 3.1’de gösterildiği gibi Reaktör 1 ve Reaktör 2 olarak adlandırılan iki farklı 

reaktör dizayn ve imal edilmiştir. Her iki reaktörde St 42 çelikten imal edilmiştir. 

Reaktör 1 kanatçıksız olarak dizayn edilmiş, 20 mm iç çapında, 125 mm dış 

uzunluğunda ve 2 mm et kalınlığındadır. Reaktör 2, Reaktör 1 ile aynı boyutlara 

sahiptir. Fakat reaktör içerisinde oluşan reaksiyon ısısını daha hızlı uzaklaştırmak 

için 4 mm aralıklarla yerleştirilmiş 40 mm dış çapında 1 mm et kalınlığında 23 adet 

dairesel kanatçık yerleştirilmiştir (Bkz. Şekil 3.2). Her iki reaktörde hidrojen 

şarjından sonra hidrür alaşımlarının hacimleri artacağı için yaklaşık %70 oranında 

135 g ağırlığında LaNi4.75Al0.25 malzeme ile doldurulmuştur. 

53

Şekil 3.1. Reaktörlerin kesit görünüşleri, a) Reaktör 1 ve b) Reaktör 2 

Şekil 3.2. Reaktör 1 ve Reaktör 2 kesit görünüşleri ve imal ölçüleri 

54

Şekil 3.3. Termokuplların metal hidrür reaktörler üzerine yerleşimi 

Metal hidrür reaktörlerde sıcaklık dağılımını belirlemek amacıyla reaktörlerin farklı 

noktalarına termokupllar yerleştirilmiştir. Termokupllar reaktör merkezinden z 

ekseni boyunca 5, 20, 40 ve 60 mm noktalarına yerleştirilmiştir ve reaktör üzerinde 

yerleştirildiği noktalar Şekil 3.3’te gösterilmiştir. Ayrıca termokuplların reaktör 

üzerine bağlanışı ve ölçümler Ek-2’de verilmiştir. 

3.1.2. Mekanik öğütücü 

Mekanik öğütücü 60 mm çapında ve 80 mm yüksekliğinde olup Şekil 3.4 ’te 

gösterilmiştir. Alaşımlar reaktör içerisine doldurulmadan önce tane boyutlarını 

küçültmek için öğütme işlemine tabi tutulmuştur. Öğütme işleminde her bir 

öğütmede karıştırıcı içerisine 1/10 oranında çelik bilye ve yaklaşık 100 g 

LaNi4.75Al0.25 ilave edilmiştir. Deneylerde kullanılan LaNi4.75Al0.25 alaşımları 

Ergenics Inc. Firmasından temin edilmiştir. LaNi alaşımlarının fiziksel ve kimyasal 

özellikleri Ek-1.1’de verilmiştir. Literatürde yapılmış çalışmalarda incelenerek 

öğütme işleminde öğütücü hızı 500 d/d olarak ayarlanmıştır. Öğütme işlemi 4 saat 

boyunca yapılmış ve her iki reaktör için aynı tane boyutlarında (yaklaşık 40 µm) aynı 

55

sürelerde öğütülmüş alaşım kullanılmıştır. Ayrıca öğütücü çevresinde soğutucu 

akışkan olarak su dolaştırılarak öğütücünün soğutulması ve hidrür yapısının 

bozulmaması sağlanmıştır. 

Şekil 3.4. Metal hidrür tozlarını öğütmek için kullanılan mekanik öğütücü 

Öğütme hızı hem hidrür miktarını hem de hidrürleşme hızını etkilemektedir. Hidrür 

miktarına olan etkisi, hazne içindeki sıcaklıkla ilgilidir. Hidrürleşmenin oluşabilmesi 

için yüksek bir sıcaklık gerekmektedir. LaNi4.75Al0.25 havayla temas eder etmez 

oksitlendiği için, hidrürleşmenin gerçekleşeceği aktif yüzey yok olmaktadır. Bu 

yüzden öncelikle bu oksit tabakasının kırılması gerekmektedir. Bunun için de yüksek 

sıcaklığa ihtiyaç vardır. Kullanılan yöntemin en önemli özelliklerinden biri 

hidrürleşme için gereken bu yüksek sıcaklığı elde etmek için herhangi bir ısıl işlem 

uygulanmamasıdır. Hidrür oluşumu için gerekli olan sıcaklık, öğütme sırasında 

hazne içerisindeki çarpışmalardan elde edilmektedir. Bu yüzden içerideki sıcaklığı 

artıran her etken hidrür oluşumunu hızlandırır. Hidrürleşmenin ilk başladığı yerler 

kusurlar ve boşluklar olduğundan, deformasyonla oluşan kusurların ve boşlukların 

sayısı arttığında hidrürleşme hızı da artmış olur. Bunun yanı sıra hız arttığında 

56

malzeme daha küçük parçalara ayrılır yani parçacık boyutu küçülür. Boyutu 

küçüldükçe yüzey/hacim oranı artar. 

Öğütme işleminde diğer bir önemli bir parametre de öğütme süresidir. Öğütme süresi 

arttıkça parçacık büyüklüğü azalır. Ancak kullanılan ve sonuçta elde edilmek istenen 

malzemenin yapısına uygun olan bir öğütme süresi vardır. Bu süre malzemenin 

hazırlanma koşularına da bağlıdır. Uygun süreden daha kısa ya da daha uzun yapılan 

öğütmeler sonucunda istenen yapı elde edilemez. Ayrıca uzun süreli öğütme, enerji 

tüketimine ve öğütme aletlerinin aşınması sonucu meydana gelebilecek kirlenme 

riskinin artmasına neden olmaktadır. 

3.1.3. Split fırın 

Reaktörlerde hidrojen şarjından önce aktivasyon işleminin gerçekleşmesi için reaktör 

içerisinin tamamen nemden ve havadan arındırılması gerekmektedir. Hidrür 

reaktörlerini aktive etmek için öncelikle Şekil 3.5’te gösterilen fırın içerisinde 220 °C 

sıcaklığa ısıtılarak 2 saat boyunca vakum yapılmıştır. 

Şekil 3.5. Split fırın 

57

Aktivasyon işleminde her bir hidrojen şarjından sonra reaktör, fırın içerisinde 

ısıtılarak vakum yapılmıştır. Deneyler esnasında da hidrojen şarjından sonra 

endotermik reaksiyon için gerekli ısı (deneylerde 200–220 °C arasında 

belirlenmiştir) fırın kullanılarak sağlanmıştır. 

3.1.4. Vakum pompası 

Reaktörlerde hidrür tozlarının aktivasyonu için reaktörün yaklaşık 220 °C ye kadar 

ısıtılıp vakum yapılması gerekir. Fırın içerisinde ısıtılan reaktörden çıkan nem ve 

hava vakum yapılarak atmosfere atılmıştır. Bu işlem aktivasyonun tam olarak 

gerçekleşebilmesi için deneylerden önce 8 bar basınç altında sekiz defa tekrar 

edilmiştir. Hidrojen şarjından sonra reaktör tekrar fırın içerisine yerleştirilerek Şekil 

3.6’da gösterilen vakum pompasıyla vakumlama işlemi yapılmıştır. Aktivasyon 

işleminin sonunda reaktör hidrojen depolayabilme yeteneğine sahip olmaktadır. 

Aktivasyon işleminden sonra her bir deneyin sonunda depolanan hidrojen 

boşaltılmasında da yine vakum pompası kullanılmıştır. Vakum pompasının teknik 

özellikleri Ek-1.4’te verilmiştir. 

Şekil 3.6. Vakum pompası 

58

3.1.5. Sıcaklık tarayıcı 

Sıcaklık tarayıcı farklı noktalardan aynı anda sıcaklık kaydı yapmak için 

kullanılmıştır. Şekil 3.7’de verilen sıcaklık tarayıcı aynı anda 8 farklı noktadan 

sıcaklık verisi alabilmekte ve aldığı veriyi bir USB kablosu ile veri kaydedici 

bilgisayara aktarabilmektedir. Yapılan deneylerde ekzotermik reaksiyon sonucu 

oluşan sıcaklık değişimi reaktörlerin z=5, 20, 40 ve 60 mm noktalarına yerleştirilmiş 

4 adet K tipi termokupl kullanılarak 4000 s boyunca kaydedilmiştir. 

3.1.6. Deney tesisatı 

Şekil 3.7. Sıcaklık tarayıcı 

Metal hidrür reaktörlerde tasarımın, reaksiyon hızının, depolanan hidrojen miktarının 

ve LaNi4.75Al0.25 alaşımlarının hidrojen absorpsiyon özelliklerinin belirlenmesi için 

oluşturulan deney düzeneği Şekil 3.8’de gösterilmiştir. Düzenek bir reaktör, ince 

partikül üretmek için çelik bilyeli mekanik öğütücü, deneylerden önce reaktör 

içerisindeki nem ve havayı boşaltmak için bir vakum pompası, reaktör içerisinde 

kalan nemi ve havayı buharlaştırmak için fırın, manometreler, termokupllar, veri 

toplama sistemi, hidrojen basıncını ayarlamak için regülatör, %99.999 saflıkta 

hidrojen içeren bir tank ve atmosfer şartlarının altında çalışma sağlamak için azot 

tankı bulunmaktadır. 

59

3.1.7. Hassas terazi 

Şekil 3.8. Deney tesisatı 

Deneylerde zaman göre depolanan hidrojen miktarının belirlenmesi amacıyla şekil 

3.9’da gösterlen hassas terazi kullanılmıştır. Terazi maksimum 3100 g ağırlık 

tartabilmekte, hassasiyeti 0,01 g, doğrusallık ± 0.02 g, stabilizasyon süresi 2 s ve 10– 

30 °C sıcaklık aralığında hassas ölçüm yapabilmektedir. Terazi bir RS–232 

bağlantısı ile bilgisayara bağlanabilmekte ve hassas olarak veriler alınabilmektedir. 

Şekil 3.9. Hassas terazi 

60

3.1.8. Hidrojen gazı 

Hidrojen 1500’lü yıllarda keşfedilmiş, 1700’lü yıllarda yanabilme özelliğinin farkına 

varılmış, evrenin en basit ve en çok bulunan elementi olup, renksiz, kokusuz, 

havadan 14.4 kez daha hafif ve tamamen zehirsiz bir gazdır. Atomik sembolü H olan 

hidrojenin atom ağırlığı 1.00797, atom sayısı 1 olup en basit ve en hafif elementtir. 

Hidrojen doğada en çok bulunan element olmasına rağmen, hafifliği sebebi ile 

atmosfere yükselip orada serbest kaldığından, yeryüzünde serbest halde çok az 

bulunur. Atmosferin çok küçük bir bileşenidir ve yeryüzünde yaklaşık 0.5 ppm 

bolluktadır ve 2500 km’nin üzerindeki atmosferin hemen hemen tamamı hidrojendir. 

Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeyle vermiş olduğu ısının yakıtı 

hidrojen olup, evrenin temel enerji kaynağıdır. Evrenin tamamındaki atomların 

%90’ı ve evren kütlesinin %75’i hidrojendir. Hidrojen gazının termofiziksel 

özellikler ayrıntılı olarak Ek-1.3’te verilmiştir. 

3.1.9. Azot gazı 

Azot, daha çok havanın sıvılaştırılması ve ayrıştırılması yöntemi ile elde edilir. Sıvı 

ve/veya gaz fazlarında ticari olarak bulunur. Sıvı fazda; çift cidarlı, vakum ve perlit 

malzemesi ile yalıtılmış özel kriyojenik tanklar içinde depolanır ve nakledilir. Gaz 

fazda; basınç altında boru hattı ile veya başınca dayanıklı, dikişsiz çelik tüpler içinde 

sıkıştırılmış olarak tedarik edilir. TSE standartlarına göre sıvı/gaz azotun birinci 

sınıfının safiyeti minimum %99.999, ikinci sınıfının safiyeti minimum %99.99 

olmalıdır. Deneylerde metal hidrür tozları öğütülürken ve reaktörlere doldurma 

işlemi esnasında öğütücü içerisine sürekli olarak azot gazı gönderilerek alaşımların 

havayla temas etmesi ve oksidasyonu önlenmiştir. Bütün öğütme süresince ve 

alaşımın reaktör içerisine doldurulması esnasında inert gaz olarak azot gazı 

kullanılmıştır. Azot gazının termofiziksel özellikleri Ek-1.2’de ayrıntılı olarak 

verilmiştir. 

61

3.2. YÖNTEM 

3.2.1. Metal hidrür reaktör kanat etkenliği 

Kanat kullanımı, bir yüzeyden ısı geçişini artırmak içim etkin yüzey alanını artırmayı 

amaçlar. Bununla birlikte kanadın kendisi orijinal yüzeyden ısı geçişine bir iletim 

direnci gösterir. Bu nedenle, kanat kullanımının ısı geçişini mutlaka artıracağı 

önceden söylenemez. Bu husus kanat etkenliği tanımı tanımlanarak 

değerlendirilebilir. Kanat etkenliği, εf, kanatlı halde geçen ısının kanatsız halde 

geçebilecek ısıya oranı olarak tanımlanır. Böylece, 

olup Ac,b tabandaki kanat kesit alanıdır. 

q 

f 

ε f = 

(3.1) 

hA cθ 

b 

Gerçekçi her tasarımda εf’nin değeri mümkün olduğunca büyük olmalıdır ve genel 

olarak, εf ≥ 2 olmadıkça kanat kullanımı uygun değildir. Kanatların yerleştirilme 

düzeni ısı taşınım katsayısını değiştirebilir ancak bu etki genellikle göz ardı edilir. Bu 

nedenle, kanatlı yüzeyin taşınım katsayısının kanatsız yüzeyinkine eşit sayılması 

durumunda sonsuz kanat yaklaşımı için; 

k P 

ε f = 

(3.2) 

h A 

Aynı denklem, ısı taşınım katsayısının küçük olduğu durumlarda kanat kullanmanın 

yararını da göstermektedir. Akışkan gaz olduğunda ve özellikle yüzeyden ısı geçişi 

doğal taşınımla oluğunda kanatlara daha çok gerek duyulmaktadır. Kanatlar bir gaz 

ile bir sıvıyı ayıran yüzeylerde kullanılacaksa, genellikle düşük ısı taşınım 

katsayısının bulunduğu taraf olan gaz tarafına yerleştirilir. Bilinen bir örnek otomobil 

radyatörünün borularıdır. Kanatlar, içinde su akışı olan (büyük h) boruların iç 

yüzeyine değil, üzerinden ortam havasının aktığı (küçük h) dış yüzeyin uygulanır. 

εf>2, kanat uygulamasını haklı kılacak bir kıstas olarak kullanılacaksa, (kP/hAc) > 4 

c 

62

olması gerekecektir. Kanadın L=2.3/m’den fazla uzun olması anlamsızdır (Incropera 

and Dewitt, 2006). 

3.2.1.1. Kanat verimi 

Kanat ısıl performansının bir diğer ölçüsü kanat verimi ηf’dir. Taşınım için sıcaklık 

farkı, dip (x=0) ve akışkan arasındaki sıcaklık farkıdır, θb=Tb - T∞. Bu nedenle bir 

kanadın yayabileceği enerjinin en yüksek değeri bütün kanat yüzeyi taban 

sıcaklığında olduğu zaman gerçekleşecektir. Ancak bu ideal bir durumdur ve kanat 

içinde bir sıcaklık eğişimi her zaman vardır. Buradan yola çıkarak kanat verimi; 

q 

f 

f 

η f = = 

(3.3) 

q max h A f θb 

biçiminde tanımlanabilir. Burada Af kanadın yüzey alanıdır. 

Şekil 3.10. Dikdörtgen profilli dairesel kanat verimleri 

63 

q

Adyabatik uçlu ve sabit kesit alanlı düz bir kanat için kanat verimi aşağıda 

verilmiştir. 

hPkA c θb 

tanh mL tanh m L 

η f = 

= 

(3.4) 

h P Lθ 

m L 

b 

Kanat veriminin en yüksek ve en düşük değerleri olan 1 ve 0 değerlerine sırasıyla, L 

uzunluğu 0 ve ∞’a yaklaşıldığında erişilmektedir. 

Dikdörtgen profilli dairsel kanat verimleri Şekil 3.10’da verilmiştir. Ucunda ısı kaybı 

olan düz dikdörtgen bir kanattan ısı geçişini veren denklemi kullanmak oldukça 

zordur. Bu denklemi kullanmak yerine, dikdörtgen kanatlar için Lc=L + (t/2) ve iğne 

kanat için Lc=L + (D/4) biçiminde düzeltilmiş kanat yüksekliği tanımları yapılarak, 

adyabatik uç için geçerli olan denklem kullanılabilir. Düzeltme, taşınım uçlu gerçek 

kanattan ısı geçişi ile adyabatik uçlu daha uzun bir kanadın eşdeğer davranış 

gösterdiği varsayımına dayanmaktadır. Bu nedenle taşınım uçlu kanattan ısı geçişi; 

şeklindedir. Buradan kanatçık verimi; 

bağıntılarıyla hesaplanabilir. 

3.2.1.2. Toplam yüzey verimi 

q = h P k A θ tanh L 

(3.5) 

f 

c 

b 

64 

c 

tanh mL 

f 

mL 

= η (3.6) 

Tek bir kanadın ısıl davranışını gösteren kanat verimi ηf yerine, bir kanat dizisi ve 

üzerine yerleştirildiği yüzeyin ısıl davranışını gösteren toplam yüzey verimi ηo 

kullanılabilir. Şekil 3.11’de verilen örnek kanat dizilerinde S kanat hatvesidir.

Şekil 3.11. Dikdörtgen ve dairesel kanat dizileri (Incropera and Dewitt, 2006). 

Toplam yüzey verimi, 

q 

t 

t 

η o = = 

(3.7) 

q mak hA tθ 

b 

olarak tanımlanır. Burada At, kanatların ve üzerlerine yerleşikleri yüzeyin (asal 

yüzey) toplam alanı, Qt ise kanatlar ve asal yüzeyden olan toplam ısı geçişini 

göstermektedir. 

N adet kanat varsa ve asal yüzey alanı Ab ile gösterilirse, toplam yüzey alanı; 

t 

f 

65 

q 

A = NA + A 

(3.8) 

A t f 1 

b 

= NA + 2πr 

( H − Nt) 

(3.9) 

şeklindedir. Olabilecek en faza ısı geçişi, kanat yüzeylerinin ve asal yüzeyin Tb 

sıcaklığında olmaları durumunda gerçekleşir. Toplam yüzeyden taşınımla ısı geçişi; 

Q = Nη 

hA θ + hA θ 

(3.10) 

t 

f 

f 

b 

olarak gösterilebilir. Burada, ısı taşınım katsayısı h, kanat yüzeylerinde ve asal 

yüzeyde eşit kabul edilmiş olup, ηf bir kanadın verimidir. Buradan; 

b 

b

⎡ NA ⎤ 

f 

q t = h[ 

Nηf 

A f + ( A t − NA f ) ] θb 

= hA t ⎢1 

− ( 1− 

ηf 

) ⎥θ 

b (3.11) 

⎣ A t ⎦ 

NA f 

η o = 1− ( 1− 

ηf 

) 

(3.12) 

A 

A 

p 

t 

2 2 

= 2π( 

2 − r ) 

(3.13) 

2c 

olup kanatsız durumda taşınılma geçen ısı; 

wo 

1 

66 

1 

q = h( 

2πr 

H) 

θ 

(3.14) 

denklemi kullanılarak bulunabilir (Incropera and Dewitt, 2006). 

3.2.2. Deneyler 

Deneysel çalışmalarda öncelikle Reaktör 1 ve Reaktör 2 olmak üzere iki adet reaktör 

tasarlanmış ve imal edilmiştir. Ardından deney tesisatı oluşturulmuştur. Bu aşamadan 

sonra deneysel çalışmalara geçilmiştir. Deneysel çalışmalarda aşağıdaki prosedürler 

göz önüne alınmıştır; 

Deneylerde önce içerisine 1/10 oranında çelik bilye yerleştirilmiş 60 mm çapında ve 

80 mm yüksekliğindeki mekanik öğütücüde 4 saat süreyle öğütülen LaNi4.75Al0.25 

malzeme azot gazı altında hidrür reaktöre doldurulmuştur. Kullanılan azot gazı, 

alaşımda olası oksidasyonu önlemek için kullanılmıştır. Öğütücü hızı 500 d/d olarak 

ayarlanmıştır(Kaplan, 2009). 

4 saat boyunca öğütülen LaNi4.75Al0.25 malzeme azot gazı altında reaktöre 

doldurulmuştur. Her bir reaktöre 135 g ağırlığında, reaktör hacminin %70 oranında 

alaşım doldurulmuştur. Bu miktar her iki reaktörde de muhafaza edilmiştir. 

Reaktör düşük basınç altında (~10 -4 mmHg) vakum pompasına bağlanarak fırın 

içerisine yerleştirilmiştir. Yaklaşık 220 °C ye ısıtılan Reaktör 2 saat boyunca 

b

vakumlanmıştır. Bu işlemden sonra aktivasyon işlemini gerçekleştirebilmek için 

hidrojen tesisatına bağlanan reaktör literatür (Kaplan 2009) incelenerek 8 bar 

hidrojen basıncı altında şarj edilmiştir. Bu işlemler her iki reaktör için tam olarak 

aktivasyon işleminin gerçekleşmesi için 8 defa tekrar edilmiştir. 

Aktivasyon işlemi tam olarak gerçekleştikten sonra deneysel işlemlere geçilmiş, 

öncelikle Reaktör 2 ile deneylere başlanmıştır. Reaktör üzerine 4 adet termokupl z- 

ekseni boyunca 5, 20, 40 ve 60 mm konumlarına yerleştirilmiştir. Hızlı bağlantı 

parçasıyla tesisata bağlanan reaktör hassas terazi üzerine yerleştirilmiştir. Sıcaklık 

tarayıcı cihaz ve hassas terazi veri kaydedici kablolarla bilgisayara bağlanmıştır. 

Hidrojen şarj basıncı bir basınç regülâtörü yardımıyla 2, 4, 6 ve 8 bar gibi farklı 

basınçlara ayarlanmıştır. Deneylerde literatüre göre yaklaşık olarak 4000 s sürede 

reaktör sıcaklıkları oda şartlarına düştüğü için yapılan deneylerde de deney süresi 

4000 s olarak belirlenmiştir. 

Deneysel çalışmalarda şarj basıncı 8 bar olarak ayarlanmış ve 4000 s boyunca 

sıcaklık değişimi ve kütle değişimi kaydedilmiştir. Deney sonunda Reaktör 220 °C 

ye ısıtılarak depolanan hidrojen tamamen boşaltılmıştır. Daha sonra basınç 2, 4 ve 6 

bar olarak değiştirilerek deneylere devam edilmiştir. 

Reaktör 2’de bütün basınç değerlerinde deneyler gerçekleştirildikten sonra Reaktör 1 

deneylerine geçilmiştir. Reaktör 1’de öncelikle aktivasyon işlemi gerçekleştirişmiş 

ve ardından 2, 4, 6 ve 8 bar basınçlarda Reaktör 2’de olduğu gibi aynı şartlar altında 

aynı sürelerde deneyler tekrarlanmıştır. 

3.2.3. Yapay sinir ağları 

Yapay sinir ağları (YSA) kavramı, beynin çalışma ilkelerinin bilgisayarlar üzerinde 

benzetimlerinin yapılması fikri ile ortaya çıkmıştır. Yapılan ilk çalışmalar, beyni 

oluşturan nöronların matematik modellerinin kurulması şeklindedir. Günümüzde 

YSA olarak isimlendirilen alan, birçok nöronun belirli biçimlerde bir araya getirilip 

67

ir işlevin gerçeklenmesi üzerindeki yapısal olduğu kadar matematiksel sorulara 

yanıt arayan bir bilim dalı olmuştur. YSA, karar hızı açısından insan beyni ile 

yarışabilecek aşamayı henüz kat etmemiş olmalarına rağmen, karmaşık 

eşleştirmelerin hassas bir biçimde gerçekleyebilmeleri sayesinde uygulama alanlarını 

zamanla genişlemektedir. Bu bağlamda, bir YSA yapısının çözebileceği problem 

uzayı, insan beyninin çözebildiği problem uzayının oldukça kısıtlı bir kümesi 

olacaktır. YSA yaklaşımını uygulanabilir kılan bazı temel özelliklerin 

değerlendirilmesinde, bunun dikkate alınması gerekir. 

3.2.3.1. Yapay sinir ağlarının özellikleri 

Temel özelliklerden birincisi; sistemin paralelliği ve toplumsal işlevin yapısal olarak 

dağılmışlığıdır (Haykin, 1994). Bu ağ yapısı içerisinde birçok nöronun eşzamanlı 

olarak çalıştığı ve karmaşık bir işlevin çok sayıda nöron aktivitesinin bir araya 

gelmesinden oluştuğu anlamına gelir. 

Đkinci özellik ise genelleme yeteneğidir. Ağ yapısının, eğitim sırasında kullanılan 

sayısal bilgilerden eşleştirmeyi tanımlayan kaba özellikleri belirlemesi ve dolayısıyla 

eğitim sırasında kullanılmayan girdiler için de anlamlı yanıtlar üretilmesi, genelleme 

yeteneği olarak açıklanabilir. 

Bir başka özellik ise ağ fonksiyonunun doğrusal olmayan oluşudur. Yapı üzerinde 

dağılmış belli tipteki doğrusal olmayan alt birimler özellikle, istenen eşleştirmenin 

denetim ya da tanılama işlemlerinde olduğu gibi doğrusal olmayan olması 

durumunda işlevin doğru biçimde yerine getirilebilmesini matematik yönden olası 

kılar. Farklı nöron aktivasyon fonksiyonlarının irdelenmesi, işlevin doğru biçimde 

gerçeklenebilmesi için yapısal esnekliğe gerekliliği olan ağ parametrelerinin başarımı 

arttıracak biçimde güncellenebilmesi içindir. 

Son özellik ise; sayısal ortamda tasarlanan sinir ağı yaklaşımlarının tüm devre 

gerçeklenebilirliklerinin olmasıdır. Bu sistemler, robotik uygulamaları ile birlikte 

68

düşünüldüğünde, günlük hayatta yaşam kalitesinin arttırılmasında önemli rol 

oynayacaklardır. 

Günümüzde YSA’nın pek çok alanda uygulamasına rastlamak mümkündür. 

Özellikle; örüntü tanıma, işaret işleme, sistem tanılama ve doğrusal olmayan denetim 

alanlarında YSA değişik modelleri başarı ile kullanılmıştır (Narenda and Pathasaraty, 

1990; Efe, Kaynak, 1999; Efe et al. 1999). 

Ele alınan problemin YSA ile çözümünde karşılaşılan ilk seçenek öğrenme 

mekanizması üzerindedir. Literatürde öğreticili öğrenme, öğreticisiz öğrenme ve 

takviyeli öğrenme olmak üzere üç tip öğrenme stratejisinden bahsedilmektedir 

(Chen, 1996). Yaklaşımlar arasındaki temel farklılık; istenen çıkış değerlerinin var 

olup olmamasından kaynaklanmaktadır. Eğer eğitici, sistem çıkışlarının istenilen 

değerlerini sağlayıp YSA çıktıları ile doğrudan karşılaştırabiliyorsa, bu tip öğrenme, 

öğreticili öğrenme olarak adlandırılır. Bu genelde; veri seti üzerinden elde edilen 

istenilen çıkış değerleri ve YSA çıktıları arasında hesaplanan ortalama karesel hata 

gibi bir hata fonksiyonunun en aza indirgenmesi şeklinde formüle edilebilir. 

Takviyeli öğrenme; tam olarak istenilen çıkış değerlerinin bilinmiyor olduğu 

öğreticili öğrenmenin özel bir halidir. Yalnızca, YSA çıktısının doğru olup 

olmamasına ilişkin bilgiye göre belirlenir. Ağı yapılandırma koşulları, istenilen çıktı 

değerleri sağlayamıyorsa ve öğrenme, yalnızca girdi verilerine ilişkin korelasyonlarla 

gerçekleniyorsa, bu tip öğrenme öğreticisiz öğrenme olarak adlandırılır. Öğreticisiz 

öğrenme algoritmaları daha çok, sistemin geçmişte karşı karşıya kaldığı veri 

kümesinin içerdiği istatistiksel bilgilerin çıkarılmasını amaçlar. Böylelikle çok 

elemanlı veri kümeleri içerisinde, deneyim yoluyla bilgi genelleştirmesi yapılabilir. 

3.2.3.2. Yapay sinir ağlarının kullanım alanları 

YSA bilgi sınıflama ve bilgi yorumlamanın da içinde bulunduğu çok değişik 

problemlerin çözümünde ve de özellikle çok sayıda veriyi değerlendirme gerektiren 

işlemlerde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir problemin YSA ile 

69

çözülebilmesi için aşağıdaki şartlardan birinin sağlanması gerekmektedir (Öztemel, 

2003). 

• Problemlere, sadece yapay sinir ağları yönteminin pratik çözümler 

üretebilmesinin söz konusu olması, 

• Başka çözüm yolları olmasına rağmen, YSA daha kolay ve daha etkin 

çözümler üretebilecek olması. 

Uygulamalar incelendiğinde YSA, doğrusal olamayan, karmaşık, kesin olmayan, çok 

boyutlu, eksik ve problemin çözümü için matematiksel bir modelin olmadığı 

durumlarda yaygın olarak kullanıldığı görülmektedir. YSA mühendislikten tıbba, 

endüstriden iktisada kadar yaygın kullanımı olmakla birlikte bunlar sınıflandırma, 

tahmin ve modelleme olmak üzere üç grupta toplanabilir. En çok kullanıldığı 

alanların bazıları şu şekildedir: 

• Mekanik parçaların ömürlerini ve kırılmalarının tahmin edilmesi, 

• Veri madenciliği 

• Zeki araçlar ve robotlar için optimum rota belirleme, 

• Robot hareket mekanizmalarının kontrol edilmesi 

• Üretim planlama ve çizelgeleme, kalite kontrolü 

• Elektrik işareti tanıma 

• Radar ve sonar sinyalleri sınıflandırma 

• Optik karakter tanıma vs. (Öztemel, 2003; Elmas, 2003) 

3.2.3.3. Yapay sinir ağı yapıları 

YSA sınıflandırmak için birçok yaklaşım vardır. Örneğin, YSA öğrenme 

yöntemlerine veya eğitilme yöntemlerine göre; eğitimde kullanılan tekrarlanan veya 

tekrarlanmayan temel fonksiyonun aktivasyon fonksiyonu ile değişimine göre 

sınıflandırılabilmektedir (Ham et al., 2001). YSA hücrelerin birbirleri ile çeşitli 

şekillerde bağlanmalarından oluşmaktadır. Hücre çıkışları, ağırlıklar üzerinden diğer 

hücrelere ya da kendisine giriş olarak bağlanabilmekte ve bağlantılarda gecikme 

70

irimi de kullanılabilmektedir. Hücrelerin bağlantı şekillerine, öğrenme kurallarına 

ve aktivasyon fonksiyonlarına göre çeşitli YSA yapıları geliştirilmiştir. 

Đleri beslemeli YSA’da, hücreler katmanlar seklinde düzenlenir ve bir katmandaki 

hücrelerin çıkışları bir sonraki katmana ağırlıklar üzerinden giriş olarak 

verilmektedir. Giriş katmanı, dış ortamlardan aldığı bilgileri hiçbir değişikliğe 

uğratmadan orta (gizli) katmandaki hücrelere iletmektedir. Bilgi, orta ve çıkış 

katmanında işlenerek ağ çıkışı belirlenmektedir. Bu yapısı ile ileri beslemeli ağlar 

doğrusal olmayan statik bir işlevi gerçekleştirir. Đleri beslemeli 3 katmanlı YSA’nın, 

orta katmanında yeterli sayıda hücre olmak kaydıyla, herhangi bir sürekli fonksiyonu 

istenilen doğrulukta yaklaştırabileceği gösterilmiştir. En çok bilinen geriye yayılım 

öğrenme algoritması, bu tip YSA’nın eğitiminde etkin olarak kullanılmakta ve bazen 

bu ağlara geriye yayılım ağları da denmektedir. Şekil 3.12’de giriş, orta ve çıkış 

katmanı olmak üzere üç katmanlı ileri beslemeli YSA yapısı verilmektedir. 

3.2.3.4. Yapay sinir ağı ile modelleme 

Şekil 3.12. Đleri beslemeli YSA yapısı 

Depolama deneylerinden elde edilen sonuçları değerlendirmek ve depolanabilecek 

hidrojen miktarını önceden tahmin edebilmek amacıyla Pythia - Neural Network 

aracından yararlanılmıştır. Deneyler sonucunda kütle değerlerinin %80’i ağı eğitmek 

ve %20’si test amaçlı olarak kullanılmıştır. 

71

4. ARAŞTIRMA BULGULARI 

4.1. Deneysel Çalışmalardan Elde Edilen Bulgular 

Bu çalışmada Reaktör 1 ve Reaktör 2 olmak üzere iki farklı reaktör imal edilmiş ve 

her iki reaktöre aynı sürelerde öğütülmüş, aynı tane boyutlarında 135 g LaNi4.75Al0.25 

metal hidrür tozu doldurulmuştur. Yapılan deneylerde LaNi5 alaşımlarına Al 

ilavesinin hidrür reaksiyonlarına, depolama hızına, sıcaklık profiline, depolama 

kinetiklerine etkisi ve ayrıca hidrür reaktör tasarımının bu parametreler üzerindeki 

etkisi araştırılmıştır. Deneylerde hidrojen şarj basıncı 2, 4 6 ve 8 bar olarak 

değiştirilerek her basınç değeri için 4000 s boyunca işlem sürdürülmüş ve bu basınç 

değerlerinde reaktörlerin z-ekseni boyunca 5, 20, 40 ve 60 mm noktalarına bağlanan 

termokupllar vasıtasıyla zamana bağlı sıcaklık ve kütle değişimleri ölçülmüştür. 

Reaktörlerde yüksek şarj basınçlarında ölçülen sıcaklık değerleri, düşük şarj 

basınçlarında ölçülen sıcaklık değerlerinden daha yüksek değerlere çıkmıştır. Bunun 

sebebi şarj basıncındaki artışın reaksiyon hızını arttırıcı yönde etki etmesidir. 

Dolayısıyla yüksek şarj basınçlarında ekzotermik reaksiyon daha hızlı olmakta, şarj 

basıncı azaldıkça reaksiyon hızı da azalmaktadır. Reaksiyon sonucunda oluşan ısının 

merkezde daha yüksek olduğu, merkezden cidara doğru gelindikçe azaldığı 

görülmektedir. Ayrıca z-ekseni boyunca mesafe arttıkça sıcaklığın arttığı, maksimum 

sıcaklık eğrilerinin ise z=60 mm noktasında olduğu görülmektedir. Buna ilaveten 

reaktör uzunluğu boyunca farklı konumlar için maksimum sıcaklığa ulaşma süreleri 

de farklıdır. Reaktörün girişe yakın bölümü hidrojenle daha önce karşılaştığı için, 

reaktörün alt bölümüne göre burada maksimum sıcaklığa daha önce ulaşılmıştır. 

Giriş bölgesine yaklaştıkça hidrojen absorpsiyonu tamamlanırken, z-ekseni boyunca 

gidildikçe hidrojenle daha fazla kontak kurma şansı artmaktadır. Böylece reaktör 

tabanına doğru sıcaklık zamanla artarak maksimum değerlere ulaşmıştır. Ayrıca 

hidrojen absorpsiyon reaksiyonunun doğasında olan, ekzotermik reaksiyonla ısı 

üretiminden dolayı oluşan sıcaklık artışı sonucu reaktör girişine doğru reaksiyon 

sayısında düşmeler meydana gelmektedir. 

72

Bunların yanında reaktörlerde depolanan hidrojen miktarının zamana göre değişimini 

belirlemek için yapılan deneylerde ise hidrojen şarj basıncının ve reaktör tasarımının 

depolanan hidrojen miktarını etkilediği belirlenmiştir. Bu amaçla reaktörlere 4, 6 ve 

8 bar şarj basınçlarda hidrojen şarjı yapılmış ve depolanan hidrojen miktarı zamana 

bağlı olarak ölçülmüştür. Reaktörlerde hidrojen şarj basıncı arttıkça depolanan 

hidrojen miktarı da artmıştır. Ayrıca Reaktör 2’de ısı transferinin hızlı gerçekleşmesi 

sonucu depolanan hidrojen miktarı Reaktör 1’e göre daha fazla olmuştur. Hidrojen 

depolama hızı, ilk 500 s sürede hızlı ekzotermik reaksiyonlar sonucu çok hızlı 

artarken daha sonra reaksiyonların yavaşlamaya başlamasıyla düşmüştür. 

Diğer yandan LaNi5 alaşımlarına Al ilavesinin absorpsiyon hızı, aktivasyon 

özellikleri, kinetik özellikleri ve termodinamik özelliklerini geliştirdiği gözlenmiştir. 

LaNi5-xAlx alaşımlarında x değeri 0.25, 0.50, 0.75 ve 1 olabilmektedir. Ancak bu 

değerin çok fazla artması reaksiyon hızını yavaşlattığı bu nedenle çalışmada 

kullanılan x=0.25 değerinin optimum değer olduğu literatür çalışmalarından da 

anlaşılmaktadır. 

Reaktör 1 ve Reaktör 2’ye 2 bar basınçta 4000 s boyunca hidrojen şarj edilmiş ve 

deneylerde reaktörün z=5, 20, 40 ve 60 mm konumlarında zamana göre sıcaklık 

değişimleri Şekil 4.1a ve b’de verilmiştir. Buna göre reaktör merkezinden tabana 

doğru gidildikçe maksimum sıcaklığa ulaşma süresi artmaktadır. Bunun nedeni de 

ekzotermik reaksiyonun reaktör girişinde başlamasıdır. Reaktörün bütün 

konumlarında maksimum sıcaklığa yaklaşık 300 s süre içerisinde ulaşılmıştır. Bu 

sürede reaksiyon hızlı şekilde gerçekleşmekte ve sıcaklık maksimum değere 

ulaşmaktadır. Sıcaklık maksimum değere ulaştıktan sonra reaksiyonların azalmaya 

başlamasıyla, sıcaklık azalmaya ve 4000 s sürenin sonunda yaklaşık oda 

sıcaklıklarına düşmüştür. Reaktör 1’de maksimum sıcaklık z=60 mm konumunda 

209 s sürede 88.77 °C olarak ölçülmüştür. z=5 mm noktasında maksimum sıcaklık 

199 s sürede 83.59 °C, z=20 mm noktasında 206 s sürede 87.79 °C ve z=40 mm 

noktasında 224 s sürede 87.78 °C olarak ölçülmüştür. Reaktör 2’de ise maksimum 

sıcaklık z=60 mm konumunda 225 s sürede 81.33 °C olarak ölçülmüştür. Bunun 

yanında z=5 mm noktasında maksimum sıcaklık 219 s sürede 75.71 °C, z=20 mm 

73

noktasında 216 s sürede 79.7 °C ve z=40 mm noktasında 224 s sürede 80.7 °C olarak 

ölçülmüştür. 


değişimleri, a) Reaktör 1 ve b) Reaktör 2 

74




deneylerde reaktörlerin z=5, 20, 40 ve 60 mm konumlarında zamana göre sıcaklık 

75

değişimleri Şekil 4.2a ve b’de verilmiştir. Reaktör merkezinden tabana doğru 

gidildikçe maksimum sıcaklığa ulaşma süresi artmakta, reaktörün bütün 

konumlarında 300 s’de maksimum ulaşılmıştır. Bu sürede reaksiyon hızlı şekilde 

gerçekleşmekte ve sıcaklık maksimum değere ulaşmaktadır. Sıcaklık maksimum 

değere ulaştıktan sonra reaksiyonların azalmaya başlamasıyla sıcaklıkta azalmaya ve 

4000 s sonunda yaklaşık oda sıcaklıklarına düşmüştür. Reaktörlerde maksimum 

sıcaklıklar 2 bar şarj basınçtakine göre daha yüksek değerlere çıkmıştır. Reaktör 1’de 

maksimum sıcaklık z=60 mm noktasında 238 s sürede 102.92 °C olarak ölçülmüştür. 

z=5 mm noktasında maksimum sıcaklık 229 s sürede 94.94 °C, z=20 mm noktasında 

228 s sürede 100.66 °C ve z=40 mm noktasında 226 s sürede 103.25 °C olarak 

ölçülmüştür. Reaktör 2’de ise maksimum sıcaklık z=60 mm noktasında 258 s sürede 

98.1 °C olarak ölçülmüştür. Bunun yanında z=5 mm noktasında maksimum sıcaklık 

250 s sürede 84.49 °C, z=20 mm noktasında 251 s sürede 91.66 °C ve z=40 mm 

noktasında 256 s sürede 96.41 °C olarak ölçülmüştür. 




doğru gidildikçe maksimum sıcaklığa ulaşma süresi artmaktadır. Reaktörün bütün 




başlamasıyla sıcaklık azalmaya ve 4000 s’nin sonunda yaklaşık oda sıcaklıklarına 

düşmüştür. Reaktörlerde maksimum sıcaklıklar 4 bar basınca göre daha yüksek 

değerlere çıkarken; Reaktör 1’de z=60 mm konumunda 242 s sürede 116.24 °C 

olarak ölçülmüştür. z=5 mm noktasında maksimum sıcaklık 237 s sürede 95.8 °C, 

z=20 mm noktasında 245 sürede 107.12 °C ve z=40 mm noktasında 251 s sürede 

114.11 °C olarak ölçülmüştür. Reaktör 2’de ise maksimum sıcaklık z=60 mm 

noktasında 212 s sürede 113.27 °C olarak ölçülmüştür. Bunun yanında z=5 mm 

noktasında maksimum sıcaklık 210 s sürede 96.92 °C, z=20 mm noktasında 213 s 

sürede 107.45 °C ve z=40 mm noktasında 211 s sürede 111.08 °C olarak 


76



77






78

doğru gidildikçe maksimum sıcaklığa ulaşma süresi artmaktadır. Reaktörün bütün 




başlamasıyla sıcaklık azalmaya ve 4000 s’nin sonunda yaklaşık oda sıcaklıklarına 

düşmüştür. Reaktörlerde maksimum sıcaklıklar 6 bar basınca göre daha yüksek 

değerlere çıkmıştır. Reaktör 1’de maksimum sıcaklık z=60 mm konumunda 256 s 

sürede 128.72 °C olarak ölçülmüştür. z=5 mm noktasında maksimum sıcaklık 246 s 

sürede 118.58 °C, z=20 mm noktasında 255 s sürede 126.13 °C ve 40 mm noktasında 

258 s sürede 128.12 °C olarak ölçülmüştür. Reaktör 2’de ise maksimum sıcaklık 

z=60 mm konumunda 244 s sürede 121.52 °C olarak ölçülmüştür. Diğer yandan z=5 

mm noktasında maksimum sıcaklık 248 s sürede 107.58 °C, z=20 mm noktasında 



Sıcaklık (°C) 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

79 

8 bar 

6 bar 

4 bar 

Şekil 4.5. Reaktör 1’de 2, 4, 6 ve 8 bar basınçlarda ve z=5 mm noktasında zamana 

bağlı sıcaklık değişimleri 

2 bar

Reaktör 1’de z=5 mm konumunda farklı hidrojen şarj basınçlarda 2, 4, 6 ve 8 bar 

4000 s boyunca zamana göre sıcaklık değişimi Şekil 4.5’te verilmiştir. Bu konumda 

her bir basınç değerinde yaklaşık 300 s sürede maksimum sıcaklığa ulaşılmış daha 

sonra reaksiyon sayısı azalmaya ve sıcaklıkta reaksiyonlara bağlı olarak düşmeye 

başlamış 4000 sonunda oda sıcaklıklarına gelmiştir. Maksimum sıcaklık 8 bar 

basınçta gerçekleşmiş ve basınç düştükçe maksimum sıcaklıkta düşmüştür. Bunların 

yanında aynı şartlarda Reaktör 2’ye göre buradaki sıcaklıklar daha yüksek değerlere 

çıkmıştır. Ayrıca basınç yükseldikçe ekzotermik reaksiyon sayısının artmasına bağlı 

olarak hidrojen absorpsiyon hızı ve depolanan hidrojen miktarı artmıştır. Reaktör 

1’de z=5 mm konumunda; 2, 4, 6 ve 8 bar basınçlarda maksimum sıcaklıklara erişim 

süreleri 199, 229, 237, 246 s ve bu sürelerde gerçekleşme maksimum sıcaklıklar 

sırasıyla 83.59, 94.94, 95.8 ve 118.58 °C olarak ölçülmüştür. 


130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

80 

8 bar 

6 bar 

4 bar 




4000 s boyunca zamana bağlı sıcaklığın değişimi Şekil 4.6’da verilmiştir. Bu 

konumda her bir basınç değerinde yaklaşık 300 s sürede maksimum sıcaklığa 

2 bar

ulaşılmış daha sonra reaksiyon sayısı azalmaya ve sıcaklıkta reaksiyonlara bağlı 

olarak düşmeye başlamış 4000 s sonunda oda sıcaklıklarına gelmiştir. Maksimum 

sıcaklık 8 bar basınçta gerçekleşmiş ve basınç düştükçe maksimum sıcaklıkta 

düşmüştür. Bunların yanında aynı şartlarda Reaktör 2’ye göre buradaki sıcaklıklar 

daha yüksek değerlere çıkmıştır. Ayrıca basınç yükseldikçe ekzotermik reaksiyon 

sayısının artmasıyla depolanan hidrojen miktarı da artmıştır. Reaktör 1’de z=20 mm 

konumunda; 2, 4, 6 ve 8 bar basınçlarda maksimum sıcaklıklara erişim süreleri 206, 

228, 245, 255 s ve bu sürelerde gerçekleşen maksimum sıcaklıklar sırasıyla 87.79, 

100.66, 107.12 ve 126.13 °C olarak ölçülmüştür. 


130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

81 

8 bar 

6 bar 

4 bar 




4000 s boyunca zamana bağlı sıcaklığın değişimi Şekil 4.7’de verilmiştir. Bu 





2 bar








130 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

82 

8 bar 

6 bar 

4 bar 



Reaktör 1’de reaktörde z=60 mm konumunda farklı hidrojen şarj basınçlarda 2, 4, 6 

ve 8 bar 4000 s boyunca zamana bağlı sıcaklığın değişimi Şekil 4.8’de verilmiştir. 

Bu konumda her bir basınç değerinde yaklaşık 300 s sürede maksimum sıcaklığa 







2 bar








olarak düşmeye başlamış 4000 sonunda oda sıcaklıklarına gelmiştir. Maksimum 


düşmüştür. Ayrıca basınç yükseldikçe ekzotermik reaksiyon sayısının artmasıyla 

depolanan hidrojen miktarı da artmıştır. Reaktör 2’de z=5 mm konumunda; 2, 4, 6 ve 

8 bar basınçlarda maksimum sıcaklıklara erişim süreleri 199, 250, 190, 188 s ve bu 

sürelerde gerçekleşen maksimum sıcaklıklar sırasıyla 75.71, 84.49, 96.92 ve 107.58 

°C olarak ölçülmüştür. 


110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

83 

8 bar 

6 bar 

4 bar 



2 bar








depolanan hidrojen miktarı da artmıştır. Reaktör 2’de z=20 mm konumunda; 2, 4, 6 

ve 8 bar basınçlarda maksimum sıcaklıklara erişim süreleri 216, 251, 213, 258 s ve 

bu sürelerde gerçekleşen maksimum sıcaklıklar sırasıyla 79.7, 91.66, 107.45 ve 

118.5 °C olarak ölçülmüştür. 


120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

84 

8 bar 

6 bar 

4 bar 







2 bar









120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

85 

8 bar 

6 bar 

4 bar 











2 bar





120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

0 800 1600 2400 3200 4000 

Zaman (s) 

86 

8 bar 

6 bar 

4 bar 



Hidrojen şarj basıncının absorpsiyon hızına ve depolanan hidrojen kütlesine etkisinin 

belirlenmesi için yapılan deneylerde hidrojen şarj basıncı 4, 6 ve 8 bar basınçlara 

ayarlanarak kütle ölçümleri yapılmıştır. Deneylerde şarj basıncı arttıkça reaksiyon 

sayısının arttığı ve buna bağlı olarak depolanan hidrojen miktarının arttığı, ayrıca 

Reaktör 2’de oluşan reaksiyon ısısının kanatçıklar yardımıyla daha hızlı 

uzaklaştırılmasına bağlı olarak depolanan hidrojen miktarının Reaktör 1’e göre daha 

fazla olduğu görülmüştür. 

Reaktör 1 ve Reaktör 2 için 4 bar hidrojen şarj basıncında yapılan deneylerde zamana 

bağlı kütle değişimleri Şekil 4.13’te verilmiştir. Deneylerde depolanan hidrojen 

kütlesinin 2400 s süreden sonra değişmediği gözlendiği için deney süreleri 2400 s 

olarak belirlenmiştir. Đlk 300 s içerisinde reaktörlerde sıcaklık hızlı şekilde 

2 bar

yükselirken depolanan hidrojen kütlesi de hızlı şekilde artmıştır. 1000 s süreden 

sonra reaksiyonların azalmasıyla sıcaklık düşmeye başlamış ve hidrojen absorpsiyon 

hızı yavaşlamıştır. 4 bar basınçta 135 g LaNi4.75Al0.25 alaşım içerisinde Reaktör 1’de 

depolanan hidrojen miktarı 1.01 g olurken, Reaktör 2’de 1.13 g hidrojen 

depolanmıştır. 

Depolanan hidrojen kütlesi (g) 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

0 500 1000 1500 2000 2500 

Zaman (s) 

87 

Reaktör 2 

Reaktör 1 

Şekil 4.13. Reaktör 1 ve Reaktör 2’de 4 bar basınçta depolanan hidrojen kütlesinin 

zamana bağlı değişimi 

Reaktör 1 ve Reaktör 2 için 6 bar şarj basıncında yapılan deneylerde zamana bağlı 

kütle değişimleri Şekil 4.14’te verilmiştir. Deneylerde depolanan hidrojen kütlesinin 

2400 s süreden sonra değişmediği gözlendiği için deney süreleri 2400 s olarak 

belirlenmiştir. Đlk 300 s içerisinde reaktörlerde sıcaklık hızlı şekilde yükselirken 

depolanan hidrojen kütlesi de hızlı şekilde artmıştır. 1000 s süreden sonra 

reaksiyonların azalmasıyla sıcaklık düşmeye başlamış ve hidrojen absorpsiyon hızı 

yavaşlamıştır. 6 bar basınçta 135 g LaNi4.75Al0.25 alaşım içerisinde Reaktör 1’de 


depolanmıştır.


1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

0 500 1000 1500 2000 2500 

Zaman (s) 

88 

Reaktör 2 

Reaktör 1 




1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

Reaktör 2 

Reaktör 1 

0,0 

0 500 1000 1500 2000 2500 

Zaman (s) 


zamana bağlı değişimi

Reaktör 1 ve Reaktör 2 için 8 bar şarj basıncında yapılan deneylerde zamana bağlı 

kütle değişimleri Şekil 4.15’te verilmiştir. Deneylerde depolanan hidrojen kütlesinin 

2400 s süreden sonra değişmediği gözlendiği için deney süreleri 2400 s olarak 

belirlenmiştir. Đlk 300 s içerisinde reaktörlerde sıcaklık hızlı şekilde yükselirken 

depolanan hidrojen kütlesi de hızlı şekilde artmıştır. 1000 s süreden sonra 

reaksiyonların azalmasıyla sıcaklık düşmeye başlamış ve hidrojen absorpsiyon hızı 

yavaşlamıştır. 8 bar basınçta 135 g LaNi4.75Al0.25 alaşım içerisinde Reaktör 1’de 


depolanmıştır. 


1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

0 500 1000 1500 2000 2500 

Zaman (s) 

89 

8 bar 

6 bar 



Reaktör 1’de farklı hidrojen şarj basınçlarında 4, 6 ve 8 bar depolanan hidrojen 

kütlelerinin zamana göre değişimleri karşılaştırılmalı olarak Şekil 4.16’da verilmiştir. 

Reaktör 1’de hidrojen şarj basıncı arttıkça ekzotermik reaksiyon artmakta dolayısıyla 

depolanan hidrojen miktarı ve şarj hızı artmaktadır. Đlk 500 s sürede reaksiyon hızlı 

bir şekilde gerçekleşmekte buna paralel olarak hidrojen kütlesi de artmaktadır. Bu 

süreden sonra kütle artış hızı yavaşlamakta ve maksimum kapasiteye geldikten sonra 

4 bar

sabit bir değerde kalmaktadır. Reaktörde sıcaklık artışıyla kütle artışı bir birine 

paralel olarak gerçekleşmektedir. Reaktör 1’de şarj basıncı 4, 6 ve 8 bar olarak 

değiştirilmiştir. Bu basınçlarda depolanan hidrojen miktarı sırasıyla 1.01, 1.17 ve 

1.39 g olarak gerçekleşmiştir. Hidrojen şarj basıncıyla orantılı olarak ekzotermik 

reaksiyon hızlanmakta ve dolayısıyla depolanan hidrojen miktarı da artmıştır. 

Reaktör 2’de göre ısı transferinin yavaş gerçekleşmesinden dolayı reaksiyon hızı 

daha yavaştır. Buna rağmen yaklaşık 500 s sürede reaktör tam olarak şarj edilmiştir. 

Ancak depolanan hidrojen miktarları Reaktör 2’ye göre daha az gerçekleşmiştir. 

Ayrıca LaNi5 alaşımlarına Al ilavesi reaksiyon hızını arttırmıştır. 


1,6 

1,4 

1,2 

1,0 

0,8 

0,6 

0,4 

0,2 

0,0 

0 500 1000 1500 2000 2500 

Zaman (s) 

90 

6 bar 



Reaktör 2’de farklı hidrojen şarj basınçlarında 4, 6 ve 8 bar depolanan hidrojen 

kütlelerinin zamana bağlı değişimleri karşılaştırılmalı olarak Şekil 4.17’de 

verilmiştir. Reaktörde hidrojen şarj basıncı arttıkça ekzotermik reaksiyon artmakta, 

dolayısıyla depolanan hidrojen miktarı ve şarj hızı artmaktadır. Đlk 500 s sürede 

reaksiyon hızlı bir şekilde gerçekleşmekte buna paralel olarak hidrojen kütlesi de 

artmaktadır. Bu süreden sonra kütle artış hızı yavaşlamakta ve maksimum kapasiteye 

geldikten sonra sabit bir değerde kalmaktadır. Reaktörde sıcaklık artışıyla kütle artışı 

8 bar 

4 bar

ir birine paralel olarak gerçekleşmektedir. Reaktörde şarj basıncı 4, 6 ve 8 bar 

olarak değiştirilmiştir. Bu basınçlarda depolanan hidrojen miktarı sırasıyla 1.13, 1.25 

ve 1.55 g olarak gerçekleşmiştir. Hidrojen şarj basıncıyla orantılı olarak ekzotermik 

reaksiyon hızlanmış ve dolayısıyla depolanan hidrojen miktarı da artmıştır. Reaktör 

1’e göre ısının daha hızlı uzaklaştırılmasıyla yaklaşık 500 s sürede reaktör tam olarak 

şarj edilmiştir. Ayrıca LaNi5 alaşımlarına Al ilave edilmesi reaksiyon hızını 

arttırmıştır. 

4.2. YSA Kullanılarak Yapılan Modellemeden Elde Edilen Bulgular 

Metal hidrür reaktörlerde depolanan hidrojen miktarını tahmin edebilmek amacıyla 

iki farklı ağ oluşturulmuştur. YSA bazı deney sonuçlarıyla eğitilerek lineer olmayan 

problemlerin çözümünde kullanılabilmektedir. YSA’nda veriler iki kısma ayrılır. 

Birinci kısım ağın eğitiminde kullanılırken ikinci kısım modelin geçerliliğini 

göstermek için kullanılır. Ağın eğitilmesiyle bağlantı ağırlıklarını belirlenir, buradan 

çıkış değerlerini tahmin ederek hedef değerlere yaklaşmayı amaçlamaktadır. Ağın 

verimi, istenen ve tahmin edilen değerler arasındaki % hata hesaplanarak 

belirlenebilir (Satish and Setty, 2005). 

Geliştirilen YSA modelinin verimini belirlemek için farklı hata analiz yöntemleri 

kullanılmaktadır. Genellikle, determinasyon katsayısı (R 2 ), karelerin karekökü 

ortalama hatası (RMSE) ve ortalama mutlak hata yüzdesi (MAPE) yöntemleridir. 

R 2 ’nin en yüksek değeri, RMSE ve MAPE’nin en düşük değerleri, geliştirilen YSA 

modelinin en iyi verimini göstermektedir. Bu parametreler aşağıdaki denklemlerden 

hesaplanmaktadır; 

RMSE 

⎡ 

2 ⎤ 

2 ∑( 

mden 

, i − m YSA, 

i ) 

R = 1− 

⎢ 

⎥ 

(4.1) 

2 

⎢⎣ 

∑( 

m YSA ) ⎥⎦ 

⎡1 

⎢ 

⎣n 

n 

= ∑ i= 

1 

( m 

YSA, 

i 

91 

− m 

den, 

i 

) 

2 

⎤ 

⎥ 

⎦ 

1/ 

2 

(4.2)

m YSA − mden 

MAPE = × 100 

(4.3) 

m 

YSA 

YSA yönteminin kullanılabilmesi için bütün giriş ve çıkış değerleri 0 ile 1 arasında 

normalize edilmiştir; 

V 

N 

VR 

− Vmin 

= (4.4) 

V − V 

mak 

Burada VR, Vmin ve Vmak sırasıyla verilerin gerçek, minimum ve maksimum 

değerlerini göstermektedir. 

Kullanılan modelde her iki ağ için giriş verileri; deney süresi, şarj basıncı ve sıcaklık 

değişimi, çıkış değeri ise; depolanan hidrojen kütlesidir. Çıkış değeri olan kütle 

değişimini belirlemede, genelleme ve enterpolasyon yapabilmek için çok katmanlı 

ileri beslemeli ağ eğitilmiş ve test edilmiştir. Kullanılan ağ yapıları Şekil 4.18 ve 

4.19’da verilmiştir. Gizli tabaka Reaktör 1’de 12, Reaktör 2’de 13 nörona sahiptir. 

Giriş tabakası zaman, sıcaklık ve basınç olmak üzere 3 giriş nöronuna sahiptir. 

Çıkışta ise kütle değişimini veren bir nöron vardır. Yapılan modellemede 2400 giriş 

verisi kullanılmıştır. Alınan verilerin tamamı YSA’nı eğitmek için kullanılmamış, 

verilerin bazıları test amacıyla kullanılmıştır. 

92 

min 

Şekil 4.18. Reaktör 1 için oluşturulan YSA yapısı

Şekil 4.19. Reaktör 2 için oluşturulan YSA yapısı 

Yapılan modellemede geri yayılımlı öğrenme algoritmalı tek gizli katmanla çalışan 

12 (Reaktör 1) ve 13 (Reaktör 2) nöronlu ileri beslemeli ağ kullanılmıştır. Algoritma 

değişimi için Levenberg-Markuardt yöntemi kullanılmıştır. LM yöntemiyle gerçekte 

Newton’un yaklaşma yöntemi kullanmaktadır. Kullanılan FERMI fonksiyonu; 

F 

z 

1 

= (4.5) 

−4 

( z−0. 

5) 

1+ 

e 

Burada z giriş ağırlıkları toplamıdır. Depolanan hidrojen kütlesi m, LM algoritması 

kullanılarak aşağıdaki denklemden bulunabilir; 

Reaktör 1 için; 


1 

F ( m) 

= −4 

( 0. 

804230 F7 

−0. 

484840 F8 

−1. 

223922 F9 

−2. 

513080 F10 

+ 1. 

883421F11 

) −0. 

5 

(4.6) 

1+ 

e 

1 

F ( m) 

= −4 

( 0. 

374875 F7 

−1. 

40497 F8 

+ 0. 

910134 F9 

+ 0. 

313569 F10 

−1. 

471658 F11 

+ 2. 

171917 F12 

) −0. 

5 (4.7) 

1+ 

e 

Her bir giriş değeri bağlantı ağırlıklarıyla çarpılır. Ağırlıklandırılmış giriş değerleri 

doğrusal değerlere eklenerek çıkış değerlerine dönüştürülür. Bu çıkış değerleri ikinci 

93

katmandaki nöronlar için giriş değerleri olarak kullanılır. Buradan gizli katman 

seviyesindeki her bir Ei hesaplanmıştır. 

1 

Fi = (4.8) 

−4 

( E I −0. 

5) 

1+ 

e 

Nöron 1-8 için Ei denklem (4.9) kullanılarak hesaplanmıştır. Burada i nöron sayısını 

göstermektedir. Elde edilen sabitler Çizelge 4.1 ve 4.2’de verilmiştir. 

= C t + C P + C T 

(4.9) 

Ei 1i 

2i 

3i 

Çizelge 4.1. Reaktör 1 YSA modeli nöron 1–6 için LM algoritması denklem sabitleri 

i 

C1i 

Sabitler 

C2i C3i 

1 2.206519 -2.093989 1.045560 

2 1.020514 -0.901983 0.111571 

3 0.670883 0.230205 -1.553855 

4 1.825874 0.059120 0.282857 

5 -1.288623 -0.341080 0.045053 

6 -1.483582 -0.360242 -1.554945 

Çizelge 4.2. Reaktör 2 YSA modeli nöron 1–6 için LM algoritması denklem sabitleri 

i 

C1i 

Sabitler 

C2i C3i 

1 1.098551 -0.335540 0.582720 

2 0.199532 -0.584620 0.025831 

3 -0.152180 0.738283 -0.267530 

4 2.026555 -1.797250 1.008123 

5 -1.773360 0.278109 0.113874 

6 -1.431860 0.053772 -1.217070 

94


sabitleri 

i 

C1i C2i 

Sabitler 

C3i C4i C5i C6i 

7 0.364408 0.787332 0.088055 0.085690 0.524498 0.394243 

8 0.654251 -0.567383 0.504829 -0.703947 -0.266245 -0.846468 

9 -0.768490 0.041987 1.057702 -1.173076 -0.648012 -0.478241 

10 -2.171420 -0.234487 1.413316 -0.995119 1.213655 2.626653 

11 -0.189810 -1.778331 1.266436 0.637397 -1.268316 -0.839176 

12 0.804230 -0.484840 -1.223922 -2.513080 1.883421 


sabitleri 

i 

C1i C2i 

Sabitler 

C3i C4i C5i C6i 

7 -0.980440 -0.167450 -0.08593 -0.977760 0.841411 -0.864720 

8 0.349570 0.705810 1.171809 -2.350020 1.228656 1.152940 

9 1.091870 -1.548970 -0.212430 0.219092 -1.029880 0.467993 

10 -0.862360 -0.871070 -0.339940 -0.915530 0.271038 0.130278 

11 -0.606370 0.039687 0.669292 -0.743100 0.070864 1.167493 

12 0.045887 -1.283120 1.860205 -0.715690 0.563241 -1.475930 

13 0.374875 -1.404970 0.910134 0.313569 -1.471660 2.171917 

Reaktör 1 ve Reaktör 2 için sırasıyla nöron 7–11, nöron 7–12 denklem (4.10)’da 

yerine yazılarak Ei hesaplanmıştır. Modelden elde edilen sabitler Çizelge 4.3 ve 

4.4’de verilmiştir. 

E = C F + C F + C F + C F + C F + C F 

(4.10) 

i 

1i 

1 

2i 

2 

3i 

3 

Reaktör 1’de nöron 12 ve Reaktör 2’de nöron 13 denklem (4.11) ve (4.12) 

kullanılarak Ei hesaplanmıştır. 


i 

7i 

7 

8i 

8 

9i 

9 

95 

4i 

4 

E = C F + C F + C F + C F + C F 

(4.11) 

10i 

10 

5i 

5 

11i 

6i 

11 

6


E = C F + C F + C F + C F + C F + C F 

(4.12) 

i 

7i 

7 

8i 

8 

9i 

9 

10i 

Reaktör 1 ve Reaktör 2’de depolanan hidrojen miktarını YSA kullanarak tahmin 

edebilmek için geliştirilen model eğitim verilerinin deneysel verilerle 

karşılaştırılması sırasıyla Şekil 4.20 ve 4.21’de verilmiştir. 

96 

10 

11i 

Çizelge 4.5. Normalizasyon değerleri 

11 

12i 

Reaktör 1 Reaktör 2 

Vmin Vmak Vmin Vmak 

t 0 2400 0 2400 

P 4 8 4 8 

T 36.01 128.72 37.30 120.38 

Çizelge 4.6. Đstatiksel veriler 

R 2 RMSE MAPE 

Reaktör 1 0.999 0.00006 0.0214 

Reaktör 2 0.998 0.01258 0.0042 

YSA eğitim verileri ile deneyler sonucu elde edilen verilerin her ikisi arasındaki 

sapmalar çok küçük ve kabul edilebilir seviyede olduğu görülmektedir. Buna göre 

depolanan hidrojen kütlesinin oluşturulan ağ yardımıyla Reaktör 1’de %99.9 ve 

Reaktör 2’de %99.8 doğrulukta tahmin edilebileceği görülmüştür. 

12

YSA Verileri 

1.6 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

97 

R 2 = 0.9991 

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 

Deneysel veriler 

Şekil 4.20. Reaktör 1 için YSA eğitim verileri ile deneysel verilerin karşılaştırılması 

YSA Verileri 

1.6 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

R 2 = 0.9984 

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 

Deneysel veriler 

Şekil 4.21. Reaktör 2 için YSA eğitim verileri ile deneysel verilerin karşılaştırılması 

Reaktör 1 ve Reaktör 2 için oluşturulan YSA modeli ile deneyler sonucunda elde 

edilen kütle değişim verileri karşılaştırmalı olarak sırasıyla Şekil 4.22 ve 4.23’te 

verilmiştir.

Şekil 4.22. Reaktör 1’de hidrojen kütlesinin zamana ve basınca bağlı değişimi 

Şekil 4.23. Reaktör 2’de hidrojen kütlesinin zamana ve basınca bağlı değişimi 

98

Hidrojen şarjında ilk 500 s süre içerisinde reaksiyonlara bağlı olarak depolanan 

hidrojen kütlesi hızlı şekilde artmıştır. Buna bağlı olarak YSA verilerinin hata oranı 

artarken, reaksiyonların yavaşlamaya başlamasıyla kütle değişimi de yavaşlamış ve 

YSA verileri deneysel sonuçlara yaklaşmıştır. Şekillerde de görüldüğü gibi sıcaklık, 

basınç ve zamana bağlı olarak geliştirilen YSA modeli ile elde edilen kütle 

verileriyle deneysel olarak elde edilen kütle verilerinin uyum içinde olduğu 

görülmüştür. 

99

5. TARTIŞMA VE SONUÇ 

5.1. Sonuçlar 

Bu çalışmada, aynı iç hacmine sahip iki farklı reaktör tasarlanmış ve imal edilmiştir. 

Reaktör 1 temel esaslarda, Reaktör 2 kanatçıklı olarak imal edilerek kanatçıkların 

reaktör içerisindeki ısı transferine ve reaksiyon kinetiklerine etkisi incelenmiştir. 

Ayrıca LaNi5 alaşımlarına Al ilavesinin reaksiyon hızına, aktivasyon özelliklerine ve 

reaksiyon kinetiklerine etkisi belirlenmiştir. Reaktörlerde sıcaklık değişim 

profillerini görmek amacıyla 2–8 bar arasında farklı hidrojen şarj basınçları altında, 

reaktörlerin farklı konumlarından sıcaklık ölçümleri yapılmıştır. Bunun yanında 

hidrojen şarj basıncının ve reaktör tasarımının depolanan hidrojen miktarına etkisini 

belirlemek için her iki reaktörle 4, 6 ve 8 bar basınçlarda kütle ölçümleri yapılmıştır. 

Bunların yanında, depolanan hidrojen miktarını teorik olarak tahmin edebilmek 

amacıyla Pythia-Neural Networks programı kullanılarak bir YSA modeli 

geliştirilmiştir. Yapılan bu çalışmalardan şu sonuçlar elde edilmiştir; 

LaNi4.75Al0.25 alaşımlarında aktivasyon hızı, depolama hızı ve miktarını arttırmak 

için 4 saat boyunca öğütme işlemi yapılmıştır. Böylece alaşım tane boyutları 

küçültülerek yüzey alanının, dolayısıyla depolanan hidrojen miktarının arttırılması 

sağlanmıştır. 

LaNi4.75Al0.25 alaşımları kullanılması LaNi5 alaşımlarına göre reaksiyon hızında 

önemli artışlar sağlanmıştır. Ayrıca reaksiyon kinetiklerinde ve termodinamik 

özeliklerinde önemli gelişmeler sağlamıştır. Bu nedenle reaktörlerin her bir basınç 

değerinde 400 s sürede şarj edilmesi sağlanmıştır. 

Reaktörlere hidrojen şarjı esnasında ilk 300 s sürede, bütün basınç değerlerinde 

ekzotermik reaksiyon sonucu sıcaklık hızlı bir şekilde yükselmiştir. Reaktörlerde 

oluşan maksimum sıcaklık değerleri hidrojen şarj basıncına ve kanatçıksız-kanatçıklı 

olması durumlarına bağlı olarak değişmekle beraber basınç arttıkça maksimum 

sıcaklık değerlerinin de arttığı görülmüştür. Ayrıca Reaktör 2’nin kanatçıklı 

100

olmasından dolayı ısı hızlı şekilde reaktörden uzaklaştırılmış ve bu nedenle sıcaklık 

değerleri Reaktör 1’e göre daha düşük değerlere ulaşmıştır. 

Reaktörlere hidrojen şarjında, metal hidrür alaşımlarıyla hidrojen öncelikle reaktör 

girişlerine yakın bölgelerle temas ettiğinden dolayı, ilk önce bu bölgede sıcaklık 

artışı maksimum değerlere ulaşmıştır. Reaktör z-ekseni boyunca gidildikçe 

maksimum sıcaklıklara ulaşma süreleri de artmaktadır. Reaktörün alt kısımlarında 

reaksiyon devam ederken reaktör girişinde reaksiyonlar azalmaya başlamıştır. 

Sıcaklık değerleri yaklaşık olarak 300 s sürede bütün noktalarda maksimum değere 

ulaştıktan sonra 4000 s sonunda oda sıcaklıklarına düşmektedir. 

Reaktör 1’de 2 bar şarj basıncında maksimum sıcaklıklar z=5 mm noktasında 199 s 

sürede 75.71 °C, z=20 mm noktasında 206 s sürede 79.7 °C, z=40 mm noktasında 


ölçülmüştür. 4 bar şarj basıncında maksimum sıcaklıklar z=5 mm noktasında 329 s 





251 s sürede 114.11 °C ve z=60 mm konumunda 292 s sürede 116.24 °C olarak 


sürede 118.58 °C, z=20 mm noktasında 285 s sürede 126.13 °C, z=40 mm 

noktasında 306 s sürede 128.12 °C ve z=60 mm konumunda 356 s sürede 128.72 °C 

olarak ölçülmüştür. 

Reaktör 2’de 2 bar şarj basıncında maksimum sıcaklıklar 5 mm noktasında 199 s 

sürede 75.71 °C, 20 mm noktasında 206 s sürede 79.7 °C, 40 mm noktasında 224 s 

sürede 80.7 °C ve 60 mm noktasında 225 s sürede 81.33 °C olarak ölçülmüştür. 4 

bar şarj basıncında maksimum sıcaklıklar z=5 mm noktasında 250 s sürede 84.49 

°C, z=20 mm noktasında 251 s sürede 91.66 °C, 40 mm noktasında 256 s sürede 

96.41 °C ve z=60 mm noktasında 268 s sürede 98.1 °C olarak ölçülmüştür. 6 bar şarj 

basıncında maksimum sıcaklıklar z=5 mm noktasında 190 s sürede 96.92 °C, z=20 

101

mm noktasında 193 s sürede 107.45 °C, z=40 mm noktasında 201 s sürede 111.08 

°C ve z=60 mm noktasında 202 s sürede 113.27 °C olarak ölçülmüştür. 8 bar şarj 

basıncında maksimum sıcaklıklar z=5 mm noktasında 188 s sürede 107.58 °C, z=20 

mm noktasında 188 s sürede 118.5 °C, z=40 mm noktasında 272 s sürede 120.37 °C 

ve z=60 mm noktasında 284 s sürede 121.52 °C olarak ölçülmüştür. 

Reaktör 1’de şarj basıncı 4, 6 ve 8 bar olarak değiştirilmiştir. Bu basınçlarda 

depolanan hidrojen miktarı sırasıyla 1.01, 1.17 ve 1.39 g olarak gerçekleşmiştir. 

Hidrojen şarj basıncıyla orantılı olarak ekzotermik reaksiyon hızlandığından dolayı 

depolanan hidrojen miktarı da artmıştır. 

Depolanan hidrojen miktarının belirlenmesi amacıyla yapılan deneylerde Reaktör 

2’de şarj basıncı 4, 6 ve 8 bar olarak değiştirilmiştir. Bu basınçlarda depolanan 

hidrojen miktarı sırasıyla 1.13, 1.25 ve 1.55 g olarak gerçekleşmiştir. Hidrojen şarj 

basıncıyla orantılı olarak ekzotermik reaksiyon hızlandığından dolayı depolanan 

hidrojen miktarı da artmıştır. Hidrür oluşumu soğutulan reaktörün soğutulan 

kısımlarında daha hızlı gerçekleşmektedir. Bu nedenle kanatçıklı olarak imal edilen 

Reaktör 2’de depolanan hidrojen miktarı Reaktör 1’e göre daha yüksek değerlere 

çıkmıştır. 

Reaktörlerde depolanan hidrojen kütlesinin YSA kullanılarak tahmin edilebilmesi 

için oluşturulan modelde Reaktör 1’de %99.9 ve Reaktör 2’de %99.7 doğrulukta 

tahmin edilebileceği görülmüştür. R 2 , RMSE ve MAPE değerleri Reaktör 1 için 

sırasıyla 0.999, 0.00006 ve 0.0214 olarak bulunurken, Reaktör 2 için sırasıyla 0.998, 

0.01258 ve 0.0042 olarak bulunmuştur. Her iki reaktör için oluşturulan modelden 

elde edilen bulgular deneysel verilerle karşılaştırıldığında uyum içerisinde oldukları 

görülmüştür. 

5.2. Öneriler 

LaNi4.75Al0.25 alaşımları doldurulmuş metal hidrür reaktörlerde hidrojen depolama 

parametrelerine hidrür reaktör tasarımının etkisini incelemek amacıyla yapılan bu 

102

çalışmada, aktivasyon hızı, reaksiyon hızı ve termodinamik özelliklerde çok iyi 

sonuçlar alınmakla beraber, daha sonraki çalışmalarda aşağıda önerilen çalışmalar 

yapılabilir. 

• Deneylerin yapıldığı ortam sıcaklığı sabit tutulmalı ve çevre sıcaklığının 

deney sonuçlarını etkilemesi önlenmelidir. 

• Reaktör, hidrojen depolanan malzemeye (LaNi5, MgNi2, CaNi5 vb) yakın 

veya aynı malzemeden imal edilmeli. 

Daha kısa sürede doldurulup boşaltılabilecek reaktör tasarlanması ve imalatı için; 

Efektif ısı transfer katsayısını arttırmak için farklı ısı değiştiricisi tasarımları 

yapılabilir. Bu tasarımlar aşağıdaki gibi olabilir. 

• Đçten veya dıştan kanatçık, 

• Đçten veya dıştan soğutucu akışkan sirkülasyonu, 

• Yukarıdaki tasarımların birkaçının veya tamamının birlikte uygulanması ile 

reaktör içerisinde oluşan ısı hızlı şekilde transfer edilebilecektir. 

Reaktörden istenilen debide hidrojenin geri alınması için ise reaktörün ısıtılması 

gerekir. Bunun için; 

• PCI kontrollü elektrikli ısıtıcı kullanarak optimum ısıl kontrol sağlanabilir. 

• Mobil uygulamalarda, taşıtların motor veya egzoz ısısından yararlanarak 

reaktörden hidrojeni geri almak için gerekli ısı (endotermik reaksiyon) 

sağlanabilir. 

103

6. KAYNAKLAR 

Aldaş K., Mat, M.D., Kaplan, Y., 2002. A three-dimensional mathematical model for 

absorption in a metal hydride bed. International Journal of Hydrogen Energy, 

27, 1049 – 1056. 

Aldaş, K., Mat, M.D., 2002. Metal-hidrür yataklarda hidrojen depolanmasının sayısal 

analizi. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 26, 201- 

207. 

Altan, M., Yörükoğulları, E., 1997. Hidrojen Zeolit Sisteminin Enerji 

Teknolojisindeki Önemi. Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi, Türkiye 

7. Enerji Kongresi. 

Askri, F., Ben Salah, M., Jemni, A., Ben Nasrallah, S., 2009. Optimization of 

hydrogen storage in metal-hydride tanks. International Journal of Hydrogen 

Energy, 34(2), 897–905. 

Balasubramaniam, R. 1997. Hysteresis in metal–hydrogen systems. Journal of Alloys 

and Compounds, 253–254, 203–206. 

Baldissin, D., Lombardo, D., 2009. Thermofluidynamic modelling of hydrogen 

absorption and desorption in a LaNi4.8Al0.2 hydride bed. Excerpt from the 

proceedings of the COMSOL Conference, Milan. 

Barkhordarian, G., Klassen, T., Bormann, R., 2006. Catalytic mechanisms of 

transition metal oxides on hydrogen sorption reaction of magnesium. Journal 

of Physical Chemistry, B, 110 (22), 110-120. 

Beltowska, B. M., Kleperis, J., Wojcik, G., Czerwinski, A., Skowronski, J., 

Kopczyk, M., 2001. Electrochemical behavior of metal Hydrides. Journal of 

Solid State Electrochemical, 5, 229–249. 

Bernauer, O., 1988. Metal hydride technology. International Journal of Hydrogen 

Energy, 13(3), 181–190. 

Bilgili, M., 2003. Metal hidrür yataklarda hidrojen soğurulmasının sayısal analizi, 

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 144 s, 

Ankara. 

Carter, T.J., Cornish L.A., 2001. Hydrogen in Metals, Engineering Failure Analysis, 

8, 113-121. 

Chen, C. H., 1996. Fuzzy Logic and Neural Network Handbook. IEEE Pres. 

104

Cheng, H.H., Yang, H.G., Li, S.L., Denga, X.X., Chena, D.M., Yanga, K., 2008. 

Effect of hydrogen absorption/desorption cycling on hydrogen storage 

performance of LaNi4.25Al0.75. Journal of Alloys and Compounds, 453, 448– 

452. 

Christmann K., 1981. Hydrogen Adsorption on Metal Surfaces. In: Atomistics of 

Fracture Conference Proceedings, Eds. Latanision and Pickensr, Plenum, NY, 

USA. 

Cui, N., Luo, J. L., Chuang, 2001. Study of hydrogen diffusion in α- and β-phase 

hydrides of Mg2Ni alloy by microelectrode technique, Journal of 

Electroanalytical Chemistry, 503(1–2), 92–98. 

Da Li, C., Hong-hui, C., Lei, M., De-min, C., Man-qi, L., Ke, Y., 2007. Effects of Al 

partial substitution for Ni on properties of LaNi5−xAlx. Transactions of 

Nonferrous Metals Society of China, 17, 967–971. 

Demiralp, M., Mat, M.D., Kaplan, Y. Bayrak, M., Veziroğlu, T.N., 2004. Metal 

hidrür yataklarda ısı ve kütle transferinin deneysel ve teorik olarak 

incelenmesi. Niğde Üniversitesi Müh. Bilimleri Dergisi, 8(1- 2), 13–22. 

Demircan, A., Demiralp, M., Kaplan,Y., Mat, M.D., Veziroglu, T.N., 2005. 

Experimental and theoretical analysis of hydrogen absorption in LaNi5–H2 

reactors. International Journal of Hydrogen Energy, 30, 1437 – 1446. 

Dhaou, H., Souahlia, A., Mellouli, S., Askri, F., Jemni, A., Nasrallah, S.B., 2010. 

Experimental study of a metal hydride vessel based on a finned spiral heat 

exchanger. International journal of hydrogen energy, 35, 1674–1680. 

E4 Tech, Đnternet Sitesi. www.e-sources.com, Erişim Tarihi:05.01.2010. 

Efe, M. Ö., Kaynak, O., 1999. A comparative study of neural network structures in 

ıdentification of nonlinear systems. Mechatronics, 9(3), 287–300. 

Efe, M. Ö., Abadoğlu, E., Kaynak, O., 1999. Analysis and design of a neural network 

assisted nonlinear controller for a bioreactor. International Journal of Robust 

and Nonlinear Control, 9(11), 799–815. 

Elmas, Ç., 2003. Yapay Sinir Ağları (Kuram, Mimari, Eğitim, Uygulama). Seçkin 

Yayıncılık, 192s. Ankara. 

Fischer P., Yvon K., 1988. Crystal and magnetic structures of ternary metal hydrides: 

a comprehensive review. Hydrogen in Intermetallic Compounds I, Springer, 

63, 87-138. 

Flanagan, T.B., Oates, W.A. 1988. Thermodynamics of Intermetallic Compound- 

Hydrogen Systems. Hydrogen in Intermetallic Compounds I (editor L. 

Schlapbach), Springer Verlag, p. 49, Berlin. 

105

Flanagan, T.B., Park, C.N., Everett, D.H. 1987. Hysteresis in metal hydrides: an 

illustration of entropy production. Journal of Chemical Education, 64, (11), 

944-946. 

Fuel Cell Store, Đnternet Sitesi. www.fuelcellstore.com, Erişim Tarihi:01.01.2010. 

Gerard, N., Ono, S. 1992. Hydride formation and decomposition kinetics, in 

Hydrogen in Intermetallic Compounds II, Vol. 67, Springer- Verlag, Berlin, 

Chapter 4. 

Gopal, M.R., Murthy, S.S, 1992. Prediction of heat and mass transfer in annular 

cylindrical metal hydride beds. International journal of Hydrogen Energy, 

17(10), 795–805. 

Gosselink, J.W., 2002. Pathways to a more sustainable production of energy: 

sustainable hydrogen-a research objective for shell. International Journal of 

Hydrogen Energy, 27(11-12), 1125-1129. 

Mendelsohn, M., Gruen, D., Dwight, A., 1979. Group 3A and 4A substituted AB5 

hydrides. Inorganic Chemistry, 18(12), 3343–3345. 

Güvendiren, M., Ünalan, H.E., Öztürk, T., 2002. Hidrojen depolama amacıyla 

magnezyum tozlarının öğütülmesinde katkı maddelerinin etkisi. Toz 

Metalürjisi Konferansı. 

Hanada, N., Ichikawa, T., Hino, S., Fujii, H., 2006. Remarkable improvement of 

hydrogen sorption kinetics in magnesium catalyzed with Nb2O5. Journal of 

Alloys and Compounds, 420(1–2), 46–49. 

Hangström, M., 1999. Improved metal hydrides for energy applications based on 

gas-solid reactions. Doctor’s dissertation, Helsinki University of Technology 

Publication in Engineering Physics, TKK-F-A793, Finland. 

Ham, M.F., Kostanic, I., 2001. Principles of Neurocomputing for Science & 

Engineering. 643p. McGraw-Hill, Inc. New York, U.S.A. 

Haykin, S., 1994. Neural Networks. Macmillan College Printing Company, New 

Jersey. 

Hirscher, M., Becher, M., Haluska, M., Quintel, A., Skakalova, V., Choi, Y.M., 

Dettlaff-Weglikowska, U., Roth, S., Stepanek, I., Bernier, P., Leonhardt, A., 

Fink, J., 2002. Hydrogen storage in carbon nanostructures. Journal of Alloys 

and Compounds, 330, 654–658. 

Hirscher, M., 2010. Handbook of Hydrogen Storage: New Materials for Future 

Energy Storage. Wiley-Vch, Verlag, 353pp., Weinheim, Germany. 

106

Hoffman, K.C., 1973. Economics of Hydrogen Energy Systems. Brookhaven 

National Laboratory Upton, New York. 

Hottinen, T., 2001. Technical Review and Economic Aspects of Hydrogen Storage 

Technologies, Helsinki University of Technology, Department of 

Engineering Physics and Mathematics, Master's thesis, 81 p., Helsinki. 

International Energy Agency, Đnternet Sitesi. www.iea.org, Erişim Tarihi:16.02.2011 

Ivey, D.G., Northwood, D.O., 1983. Storing energy in metal hydrides: a review of 

the physical metallurgy. Journal of Materials Science, 18 (2), 321-347 

Jemni A., Ben Nasrallah S., 1995. Study of two dimensional heat and mass transfer 

during absorption in a metal- hydrogen reactor. International Journal of 

Hydrogen Energy, 20(1), 43–52. 

Jemni, A., Nasrallah, S.B., Lamloumi, J., 1999. Experimental and theoretical study 

of a metal-hydrogen reactor. International Journal of Hydrogen Energy, 24, 

631–644. 

Johari, A., Yunus, R.M., Noordin, M.S., Ghazali, M.N.F.Md., Abdullah, T.A.T., 

2001. MmNi5 and MmNi4.85Fe0.15 as hydrogen storage medium. Journal 

Technology, 35(F) 1–10. 

Kaplan, Y., 2009. Effect of design parameters on enhancement of hydrogen charging 

in metal hydride reactors. Int. Journal of Hydrogen Energy, 34, 2288 – 2294. 

Kaya, S., 2005. Magnezyum Bor Hidrür Sentezi ve Hidrojen Çeviriminde Kullanımı, 

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Ankara. 

Kınacı, A, First principles investigation of hydrogen storage in intermetallic systems. 

Graduate School of the Natural and Applied Sciences, Middle East Technical 

University, Master Thesis, 89p., Ankara. 

Kim, J.K., Park, I.S., Kim, K.J., Gawlik, K., 2008. A hydrogen-compression system 

using porous metal hydride pellets of LaNi5-xAlx. International journal of 

hydrogen energy, 33, 870–877. 

Lee, S., Lee, Y., 2002. Hydrogen Storage in single-walled carbon nanotubes. Applied 

Physics Letters, 76 (20), 2877–2899. 

Libowitz, G.G., 1991. Presented at the hydrogen storage materials, batteries and 

electrochemistry. Electrochemical Society Proceedings, 92–5, 3. 

Libowitz, G.G., 1965. The Solid-State Chemistry of Binary Metal Hydrides. W.A. 

Benjamin, New-York. 

Linde Gas, www.linde-gas.com, Erişim Tarihi:16.10.2010. 

107

Liu, F.J., Sandrock, G., Suda, S., 1992. Activation characteristics of chemically 

treated LaNi4.7Al0.3. Journal of Alloys and Compounds, 190(1), 57–60. 

Liu, F.J., Suda, S., Sandrock, G., 1996. Effects of Ni-substitution and F-treatment on 

the hydriding behaviors and microstructures of AB2-compound 

(Ti,Zr)(Mn,Cr)2. Journal of Alloys and Compounds, 232(1–2), 232–237. 

Lucas, G.G., Richards, W.L. 1984. Mathematical modeling of hydrogen storage 

systems. International Journal of Hydrogen Energy, 9(3), 225–231. 

MacDonald, B.D., Rowe, A.M., 2006. A thermally coupled metal hydride hydrogen 

storage and fuel cell system. Journal of Power Sources, 161(1), 346–355. 

MacDonald, B.D., Rowe, A.M., 2007. Experimental and numerical analysis of 

dynamic metal hydride hydrogen storage systems. Journal of Power Sources 

174, 282–293. 

Maeland, A.J. 1977. Presented at the Hydrides for Energy Storage. Geilo, Norway, 

Pergamon. 

Mat, M.D., Kaplan, Y., 2001. Numerical study of hydrogen absorption in an Lm−Ni5 

hydride reactor. International Journal of Hydrogen Energy, 26, 957–963. 

Mayer, U., Groll, M., Supper, W., 1987. Heat and mass transfer in metal hydride 

reaction beds: Experimental and theoretical results. Journal of Less-Common 

Metals, 131, 235–244. 

Mellouli, S., Askri, F., Dhaou, H., Jemni, A., Ben Nasrallah, S., 2010. Numerical 

simulation of heat and mass transfer in metal hydride hydrogen storage tanks 

for fuel cell vehicles. Int. Journal of Hydrogen Energy, 35(4), 1693–1705. 

Melloulia, S., Askri, F., Dhaou, H., Jemni, A., Nasrallah, S.B. 2007. A novel design 

of a heat exchanger for a metal-hydrogen reactor. International Journal of 

Hydrogen Energy, 32, 3501–3507. 

Melnichuk, M., Andreasen, G., Corso, H.L., Visintin, A., Peretti H.A., 2008. Study 

and characterization of a metal hydride container. International Journal of 


Mintz, M.H., Bloch, J., 1985. Evaluation of the kinetics and mechanisms of 

hybriding reactions. Progress in Solid State Chemistry, 16(3), 163–194. 

Mohan, G., Maiya, M.P., Murthy, S.S., 2007. Performance simulation of metal 

hydride hydrogen storage device with embedded filters and heat exchanger 

tubes. International Journal of Hydrogen Energy, 32, 4978–4987. 

108

Muthukumar, P., Manvendra M. U, 2009. Study of coupled heat and mass transfer 

during absorption in a MmNi4.6Al0.4 based hydrogen storage device. Sadhana, 

34, 1–16. 

Muthukumar, P., Madhavakrishna, U., Anupam D., 2007. Parametric studies on a 

metal hydride based hydrogen storage device. International Journal of 


Nakamura, Y., Akiba, E. 2000. In-situ X-ray diffraction study on LaNi5 and 

LaNi4.75Al0.25 in the initial activation process. Journal of Alloys and 

Compounds, 308(1–2), 309–318. 

Narenda, K.S., Pathasaraty, K., 1990. Identification and control of dynamical 

systems using neural networks. IEEE Transactions on Neural Networks, 1(1), 

4–27. 

Nasrallah S.B., Jemni, A. 1997. Heat and mass transfer models in metal hydrogen 

reactor. International Journal of Hydrogen Energy, 22(1), 67–76. 

Oi, T, Maki, K, Sakaki, Y, 2004. Heat transfer characteristics of the metal hydride 

vessel based on the plate-fin type heat exchanger. Journal of Power Sources, 

125, 52–61. 

Öztemel, E., 2003. Yapay Sinir Ağları. Papatya Yayıncılık, 232s, Đstanbul. 

Park, S., Kim, J.K., Kim, K.J., Zhanga,J., Park, C., Gawlik K., 2009. Investigation of 

coupled AB5 type high-power metal hydride reactors. International journal of 

hydrogen energy, 34, 5770–5777. 

Park, C.N., Luo, S., Flanagan, T.B., 2004. Analysis of sloping plateaux in alloys and 

intermetallic hydrides: I. Diagnostic features. Journal of Alloys and 

Compounds, 384(1–2), 203–207. 

Percheron-Guegan, A., Lartigue,C., Achard, J.C., Germi, P., Tasset, F., 1980. 

Neutron and X-ray diffraction profile analyses and structure of LaNi5, 

LaNi5−xAlx and LaNi5−xMnx intermetallics and their hydrides (deuterides). 

Journal of the Less Common Metals, 74(1), 1–12. 

Pottier, J., Bailleux, C., 1986. Hydrogen: A Gas Of The Past, Present and Future A 

Drama In 3 Acts. Hydrogen Energy Progress, 1, 197-216. 

Reilly J. J., Wiswall, R. H. 1974. Formation and properties of iron titanium hydride. 

Journal of Inorganic Chemical, 13, 218–222. 

Sandrock G., 1999. A panoramic overview of hydrogen storage alloys from a gas 

reaction point of view. Journal of Alloys and Comp., 293–295, 877- 888. 

109

Sandrock, G., Suda, S., Schlapbach, L. 1992. Applications, Topics in Applied 

Physics. Hydrogen in Intermetallic Compounds II, Springer-Verlag, Berlin, p. 

197–258. 

Satheesh, A., Muthukumar, P., Dewan, A., 2009. Computational study of metal 

hydride cooling system. International Journal of Hydrogen Energy, 34(7), 

3164–3172. 

Schlapbach L., 1988. Introduction. Hydrogen in Intermetallic Compounds I, Vol.63, 

pp.1-10, Springer, Germany. 

Schwarz, R.B., Khachaturyan, A.G. 2006. Thermodynamics of open two-phase 

systems with coherent interfaces: Application to metal–hydrogen 

systems. Acta Materialia, 54(2), 313–323. 

Selvam P., Viswanathan B., Swamy, C.S., Srinivasan, V., 1986. Magnesium and 

Magnesium alloy hydrides. International Journal of Hydrogen Energy, 11(3), 

169-192. 

Shimizu, E., Aoki, K., Masumoto, T., 1999. Hydrogen absorption properties of 

amorphous and crystalline alloys in the pseudobinary ZrCo–TiNi system. 

Journal of Alloys and Compounds, 293–295, 526–530. 

Sirosh, N., 2002. Hydrogen Composite Tank Program. Proceedings of the U.S. DOE 

Hydrogen Program Review, NREL/CP–610–32405. 

Sun, D.V., Deng, S.J., 1990. Numerical solution of the two-dimensional non-steady 

heat and mass transfer problem in metal hyride beds. International Journal of 

Hyrogen Energy, 15(11), 807–816. 

Teitel, R. 1981. Hydrogen storage in glass microspheres. Report BNL 51439, 

Brookhaven National Laboratories. 

Türe, Đ. E., 2001. Hidrojen Enerjisi, ISBN-975-8547-00-3. Temiz Enerji Vakfı 

Yayınları, TUBĐTAK Matbaası. 

Yamaguchi, M., Akiba, E., 1994. Ternary hydrides, in electronic and magnetic 

properties of Metals and Ceramics. Part II, vol. 3 (ed. K.H. Jürgen Buschow), 

VCH, Weinheim, p. 333. 

Zaluska, A., Zaluski, L., Ström-Olsen J.O., 2001. Structure, catalysis and atomic 

reactions on the nano-scale: a systematic approach to metal hydrides for 

hydrogen storage. Applied Physics A Materials Science & Processing, 72, 

157–165. 

Zuttel, A., 2003. Materials for hydrogen storage. Materials Today, pp.24-33. 

110

EKLER 

EK–1 Kullanılan Alaşım ve Gazların Kimyasal-Fiziksel Özellikleri 

Çizelge 1. Lantanyum nikelin (LaNi) fiziksel ve kimyasal özellikleri 

Özellik Değer 

Yoğunluk, ρ 4230 kg/m 3 

Özgül ısı, cp 

111 

419 J/kgK 

Isı iletim katsayısı, k, 1.6 W/mK 

Aktivasyon enerjisi, Ea 25817 J/mol H2 

Reaksiyon enerjisi, H 

Soğutucu akışkan ile ısı taşınım katsayısı, h 

10 J/mol H2 

500 W/m 2 K 

Hidrojen ile reaktör yüzeyi arasındaki ısı 50 W/m 2 K 

taşınım katsayısı, h 

Gözeneklilik, ε, (%) 50.5 

Gaz sabiti, (RH2) (J/kgK) - 

Referans kinematik viskozite, υ (m 2 /s) - 

Dinamik viskozite, µ, (Ns/m 2 ) - 

Isı yayılım sabiti, α, (m 2 /s) 87.6x10 -6 

Çizelge 2. Azot gazının fiziksel özellikleri 


Erime Noktası (1 atm) -209.9 °C 

Kaynama Noktası (1 atm) -195.8 °C 

Yoğunluk (gaz, 0°, 1 atm) 1.2506 g/m 3 

Moleküler Ağırlık 28.01 g/mol-g 

Yoğunluk (likit, 1 atm) 0.8082 kg/l 

Spesifik Isı 0.249 

Buharlaşma Isısı 199 kJ/kg 

Yoğunluk, gaz (15 °C, 1 atm) 1.185 kg/m 3 

Özgül ağırlık, gaz (Hava=1) 0.967 

Kritik Sıcaklık -147 °C 

Kritik Basınç 33.5 atm

Çizelge 3. Hidrojen gazının fiziksel özellikleri 


Yoğunluk 0.084 kg/m 3 

Erime Noktası -259.14 °C 

Kaynama Noktası -252.87 °C 

Hava içindeki difüzyonu, 0.61 cm 2 /s 

Sabit basınçta özgül ısısı, 14.89 J/gK 

Havada ateşlenme sınırı, (%hacim) 4.0–75.0 

Havada ateşlenme enerjisi, 0.02 mJ 

Ateşlenme sıcaklığı, 585 °C 

Havada alev sıcaklığı, 2045 °C 

Patlama enerjisi, ( 0.17 g TNT k/j 

Alev hızı 2.91 m/s 

Çizelge 4. Vokum pompası teknik özellikleri 


Silindir hacmi (Süpürme hacmi) 50 Hz 1.8 m 3 /h 

Hız 50 Hz 1.6 m 3 /h 

Maksimum vakum (toplam basınç) 3.10 -3 mbar 

Bağlantı 11 mm dış çapında (3/8) 

Hızlı sökülebilir bağlantı 

Maksimum çıkış basıncı 0.5 bar 

Maksimum giriş basıncı (su buharı için) 15 mbar 

Maksimum su buharı pompalama hızı 16 g/h 

Motor gücü 50/60 Hz 0.16 kW 

Çalışma sıcaklıkları 12–40 °C 

Ağırlık 10 kg 

Ses 54 dB 

Yağ kapasitesi-maksimum 

Yağ kapasitesi-minimum 

112 

0.28 lt 

0.20 lt

EK-2 Deneysel Sistem Resimleri 

Şekil 1. LaNi4.75Al0.25 alaşımı (toz) 

Şekil 2. Reaktör 1 deney tesisatı 

113

Şekil 3. Reaktör 2 deney tesisatı 

Şekil 4. Mekanik öğütücü 

114

Şekil 5. H2 ve N2 manometre ve kontrol vanaları 

115

Şekil 6. Termokuplların reaktör üzerine yerleşimi 

116

ÖZGEÇMĐŞ 

Adı Soyadı : Muhammet KAYFECĐ 

Doğum Yeri ve Yılı : Anamur, 1981 

Medeni Hali : Evli 

Yabancı Dili : Đngilizce 

Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl) 

Lise :Bozyazı Lisesi, Mersin-Bozyazı, 1996-1999 

Lisans : Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Karabük Teknik Eğitim Fakültesi 

Makina Eğitimi Bölümü, 1999-2003 

Yüksek Lisans :Zonguldak Karaelmas Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makina 

Eğitimi Anabilim Dalı, 2003-2005 

Çalıştığı Kurum/Kurumlar ve Yıl: Karabük Üniversitesi, (2008-Halen) 

Yayınları (SCI ve diğer makaleler): 

1. Kurt, H. and Kayfeci, M., 2009. Prediction of thermal conductivity of 

ethylene glycol–water solutions by using artificial neural networks, Applied 

Energy, 86(10), 2244–2248. 

2. Keçebaş, A. and Kayfeci, M., 2010. Effect on optimum insulation thickness, 

cost and saving of storage design temperature in cold storage in Turkey, 

Energy Education Science and Technology, Part A, Energy Science and 

Research, 25(1-2), 117–127. 

3. Keçebaş A., Kayfeci, M. and Gedik, E., Performance investigation of the 

Afyon geothermal district heating system for building applications: Exergy 

analysis, Applied Thermal Engineering, 31, 1229-1237, 2011. 

4. Keçebaş A. ve Kayfeci, M., 2009. Mekanik Beslemeli Kazanların Otomatik 

Kontrolü, 5. Uluslararası Đleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), s.1705- 

1709, 13-15 Mayıs, Karabük, Türkiye. 

5. Kayfeci, M., Gedik, E., Sağıroğlu, S. ve Kurt, H., 2009. Taşıt 

Đklimlendirmesinde Alternatif Klima Sistemlerinin Kullanımının 

Araştırılması, 5. Uluslararası Đleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 

s.1882–1886, 13–15 Mayıs, Karabük, Türkiye. 

117

6. Gedik, E., Kayfeci, M., Keçebaş A. and Kurt, H., 2009. Magnetic 

Refrigeration Technology Applications On Near-room Temparature, 5th 

International Advanced Technologies Symposium (IATS’09), pp.1887-1893. 

May 13-15, Karabuk, Turkey. 

7. Keçebaş, A., Gedik, E. and Kayfeci, M., 2010. Investigation of the energy 

and exergy performance of a solar ejector cooling system using various 

working fluids. 5th International Ege Energy Symposium and Exhibition 

(IEESE-5), 27-30 June, Pamukkale University, Denizli, Turkey. 

8. Kayfeci, M. ve Kurt, H., 2007. Sıvılar Đçin Isı Đletim Katsayısı Ölçüm 

Cihazının Tasarımı, Đmali ve Test Edilmesi, Gazi Üniversitesi. Müh. Mim. 

Fak. Der. 22(4), 907–915. 

9. Gürbüz, H. ve Kayfeci, M., 2008. Otomobillerde Metal Hidrid Esaslı Klima 

Sistemlerinin Kullanılabilirliğinin Araştırılması, Mühendis ve Makina, 

49(584), 20-24. 

10. Yılmaz, S., Kayfeci, M. ve Keçebaş, A., 2010. Çift Fazlı (Isı Borulu) Güneş 

Kollektörlerini Konut Isıtmasında Kullanımının Deneysel Olarak 

Đncelenmesi, Tesisat Mühendisliği Dergisi, Sayı 116 Mart/Nisan, Sayfa:5-10. 

11. Keçebaş, A., Gedik, E. ve Kayfeci, M., 2010. Fosil Yakıtların Kullanımından 

Kaynaklanan Hava Kirliliği Üzerine Jeotermal Enerji ve Doğalgaz 

Kullanımının Etkisi: Afyon Örneği, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 

7(3), 23-30. 

12. Keçebaş, A., Kayfeci, M. and Gedik, E., 2010. Afyonkarahisar’da ölçülen 

sülfür dioksit ve partikül madde değişimleri üzerine bir değerlendirme, 

Mühendis ve Makine Dergisi, 51(610), 14-19. 

13. Kayfeci, M., Kurt, H. ve Bedir F., 2009. Metal Hidrür Esaslı Isı Pompalarının 

Đklimlendirmede Kullanımının Araştırılması, IV. Ulusal Hidrojen Enerjisi 

Kongresi ve Sergisi (Uluslararası Katılımlı) Bildiriler Kitabı, Sayfa 57-64, 

15-16 Ekim, Kocaeli, Türkiye. 

14. Keçebaş, A. ve Kayfeci, M., Alternatif Evsel Klima Sistemlerinin 

(Termoelektrik, Absorpsiyonlu ve Metal Hidrid) Buhar Sıkıştırmalı Sistemle 

Karşılaştırılması, 2008. VII. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu Bildiriler 

Kitabı, Sayfa: 743-751, 17–19 Aralık, Đstanbul, Türkiye. 

118

tc süleyman demirel üniversitesi fen bilimleri enstitüsü metal hidrür ...

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?