II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

90
Çevre dostu, temiz ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip hidrojen ve depolanma
teknikleri bilim insanlarının araştırmaları için cazip bir alandır. Hidrojen enerjisinin
gelecekte kullanılabilirliği ekonomik üretim ve depolama yöntemlerinin geliştirilmesine
bağlıdır. Hidrojenin depolanması maksadı ile; basınçlı kaplar, sıvılaştırma,
fiziksel veya kimyasal adsorpsiyon tercih edilen yöntemlerdir [2,3]. Depolanan
hidrojenin sisteme olan oranının %10 ve üzerinde olması ise aranan bir gerekliliktir.
Metal borhidrürler (MB) hidrojeni katı halde depolayan kimyasallardır. Yapılarındaki
hidrojen termal veya katalitik yollar ile kazanılabilir. İdeal olarak termal yöntemler
%10 verimle çalışıyor gibi görünse de uygulamada bu oran %1’e düşebilmektedir.
Katalitik uygulamalar ise sistemde kullanılan suyun hidrojeninin de açığa
çıkması bakımından avantajlıdır [4,5]. Bazı MB’ler ve özellikleri Çizelge 1’de
verilmiştir.
Çizelge 1. Bazı MB’lerin özellikleri
Özellik LiBH4 NaBH4 KBH4 RbBH4 CsBH4
Erime noktası, K 541 778 858 - -
Bozunma sıcaklığı, K 548 673 773-857 873 873
Yoğunluk, g/cm 3
0,66 1,07 1,18 1,71 2,40
H2, % (kütlece) 18,51 10,66 7,47 4,02 2,73
Moleküler ağirlik, g/mol 21,78 37,83 53,94 100,31 147,75
Reaktif indeks - 1,55 1,49 1,49 1,50
Kristal enerjisi, kJ/mol 792,0 697,5 657,0 648,0 630,1
ΔH˚, kJ/mol -184 -183 -243 -246 -264
ΔS˚298, kJ/mol -128,7 -126,3 -161,0 -179,0 -192,0
MB’ler güvenli saklama özellikleri ve kapasiteleri bakımından en iyi hidrojen depolama
yöntemidirler. Gelecekte önemi daha da artacak olan bu kimyasalların üretim
ve yakıt hücreleri ile kullanımına ilişkin çalışmaların hız kesmemesi gerekmektedir.
İstenilen ürün özelliklerine göre ıslak veya kuru yöntemler kullanılarak MB üretmek
mümkündür. Şekil 1’de verilen çevre dostu bir hidrojen dönüşüm sistemi bu
kapsamda incelenmelidir. Şekil 1’de görülen süreç madencilik yolu ile topraktan
çıkartılan bor bileşiklerinin H2SO4 ve metanol gibi temel kimyasallar ile işlenmesi
ile başlamakta ve ticari öneme haiz NaBH4 üretimi gerçekleştirilebilmektedir. Şekil
3’de ise kuru yöntem ile yapılan üretimin temel basamakları görülmektedir. Bu
metot ile hem metal metaboratların geri kazanımı [6,7] gerçekleştirilebileceği gibi
elementlerinden yola çıkarak da MB sentezi de olasıdır [8]. Sodyumdan yola çıkarak
NaBH4 üretiminde elementin yumuşaklığı sorunlara neden olsa da B2O3 kullanımı
ile bu teknik sorun aşılabilmektedir.