II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

96
3.2.4. Destekli Katalizörler
Hidrojen üretimi petrol ve doğal gaz kullanılarak; buhar-metan, buhar-oksijen veya
oto-termal yöntemler ile yapılabilmektedir. Fakat bu sistemlerin boyutları oldukça
büyüktür ve ufak cihazlarda kullanım şansı yoktur. Bu teknolojilere göre NaBH4
vasıtası ile hidrojen üretimi daha çevreci, güvenli, kontrol edilebilirdir. Alkali ortamda
NaBH4 hidrolizi karbon, karbon siyahı ve alümina destekli platin katalizörü
ile incelenmiştir. Geniş yüzey alanı sebebi ile 8.5 L/min.g Pt hızında hidrojen
salınımı gerçekleştirilmiştir. 2 nm boyutundaki katalizörler ile üretilen kütlece 6%
Pt içeren katalizörün en başarılı sonucu verdiği ve bu boyuta erişebilmek için
kalsinasyon sıcaklığının 300˚C olması gerektiği anlatılmıştır [34].
Farklı bir çalışmada, Co, Ni, Ru, Pt ve Pt/Ru’dan sentezlenen katalizörler aktif karbon
ve γ-Al2O3 üzerinde desteklenmiştir. γ-Al2O3’nın gözenek çapı difüzyon direncine
neden olmayacak kadar büyük olmasından dolayı, 1 g Co/γ-Al2O3 katalizörü 330
dakikada boyunca yakıt hücresini 220 mL/min akış hızında hidrojenle besleyebilmiştir
[35]. Ingersoll ve ark. 0 ˚C’de başarı ile üretim yapabilecek Ni-Co-B üzerinde
çalışmışlar ve NaOH miktarının kütlece %15’i aştığı durumlarda verimin düştüğünü
kaydetmişlerdir. Ayrıca artan NaBH4 miktarının aşırı NaBO2 oluşumuna neden olduğu
ve verim üzerinde olumlu etkisinin olmadığında ve kullanılan yakıt miktarının Ni-
Co içeren katalizörler için iyi ayarlanması gerektiğini belirtmişlerdir [24].
3.2.5. Manyetik Katalizör Kullanımı
Ni, soy metal olmayan fakat katalizör olarak kullanılabilen ve ferromagnetik doğasından
ötürü manyetik ayrıştırıcı olarak kullanılabilen bir elementtir. Liu ve arkadaşları
(2009), kısıtlı magnetic özelliklere sahip Ru ile Ni’i kullanarak güçlü manyetik
özelliklere sahip bir katalizör üretmişlerdir. Üretilen katalizör manyetik tesirler
ile tepkime sonrasında oluşan NaBO2’dan kolayca ayrılmıştır [27]. Üzerinde
değişiklik yapılmış ticari Co katalizör ile Oronzio ve ark. Yakıt hücresi güç jeneratörü
kurmuşlardır. Tasarlanan manyetik sistemin 25 mL/min akış hızında hidrojen
üretebildiği ve %90 hidrojen verimliliği sağladığı görülmüştür. Katalizörün kararlılığı
ve aktifliğinin mobil hidrojen generatörlerinde uygulanabilecek derecede uygun
olduğundan bahsedilmiştir [9].
3.2.6. Co-Ni Katalizörü Tepkime Mekanizması
Co-Ni-B katalizörü Co-B ve Ni-B’ün NaBH4 ile indirgenmesi ile sentezlenebilir.
Co-Ni-B’ün gösterdiği verim tek başına kullanıldığında Ni-B veya Co-B’ün gösterdiğinden
daha iyidir çünkü tepkime esnasında Co ve Ni arasında elektro-sinerjitik
etkileşim meydana gelmektedir. Bu sayede tepkimenin aktivasyon energisi 34
kJ/mol’e kadar inebilmektedir. Olayın daha iyi anlaşılabilmesi için gerçekleşen
olayın basamakları söyle özetlenebilir: ilk olarak, BH4 − iyonu Co veya Ni yüzeyine
kimyasal olarak bağlanır. Bu esnada BH4 − iyonundan bir hidrojen Ni veya Co metali
tarafından kopartılır. Bu hidrojen atomu metalin serbest elektronlarından dolayı