II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

98
Elektronik cihazların ihtiyacı olan enerjinin lityum pilleri yerine yenilenebilir ve
temiz bir kaynak olan yakıt hücrelerinden karşılanması istenmektedir. Direk sıvı
yakıt hücreleri (DLFCs) sıvı yakıt kullandıkları için gelecekteki süreçler için avantajlı
olarak düşünülmektedir. Polimer elektrod memran yakıt hücreleri (PEMFCs)
ise DLFC’den daha fazla güç üretebilirler fakat taşınabilir sistemlerde uygulanmasında
sorunlar mevcuttur [40]. PEMFC’leri besleyebilmek için gözenekli nikel
destekli Co-B katalizörü üretilmiştir. Oldukça basit bir yöntemle üretilen katalizör,
kütlece %20 NaBH4 içeren tepkimelerde NaOH konsantrasyonundan etkilenmemiştir.
Kütlece %12.5 NaBH4 en iyi hidrojen verimini sağlamıştır. Sistem dakikada 6
L’den fazla hidrojen üretebilmektedir ki bu miktar 450 W gücündeki bir PEMFC’I
çalıştırmaya yetecektir [40]. Sistem başarılı bir şekilde işlese de oluşan su buharı
memrana zarar vermektedir. Bazı ek kurutma sistemleri ile bu sorunun üstesinden
gelmek mümkündür. Dehidrojenasyon süreci birçok madde, faz akışı ve farklı ısı ve
kütle aktarımı olaylarını içermektedir. Zhang ve arkadaşları yakıt hücresindeki kütle
ve ısı aktarımını modellemeye çalışmışlardır. Model iki parçadan oluşmaktadır:
Birincisi; izotermal olmayan buharlaşma süreci, ikincisi ise; gözenekli ortamdaki
basınç kaybıdır. Ayrıca heterojen katalizörün açıklanabilmesi için tek boyutlu sayısal
bir model geliştirilmiştir. Geliştirilen model kimyasal tepkime ve sıvı fazdan gaz
fazına geçen su buharını tahminde başarı gösterirken yüksek sıcaklık ve basınçlarda
yanılsamalara neden olmaktadır. Su buharı ayrıştırılması olayının teorik olarak
irdelenmesi bu sorunun çözümü için iyi bir başlangıç olacaktır [41].
4. NaBO2 Geri Kazanımı
Hidroliz işlemi NaBH4’ün NaBO2 ve hidrojene parçalanmasıdır. Tepkime sonrasında
oluşan NaBO2’nın geri kazanımı sürecin ekonomik olarak devam edebilmesi için
gereklidir. Geri kazanımın başarısı için öncelikle NaBO2 yapısına bağlı suyun uzaklaştırılması
gereklidir. Kurutma işlemi su tutucular eşliğinde termal yöntemler ile
yapılabilir. Genellikle bağlı su 370 ˚C civarında kopartılabilmektedir, ıslak sodyum
metaboratta ise bu değer 270 ˚C’dir. En az miktarda su kullanımı sağlayan katalizörlerin
geliştirilmesi ile kurutma işlemine düşen yükün azalması beklenmektedir.
NaBO2’ın NaBH4’e dönüştürülebilmesi için farklı yollar vardır. Bunlardan bir tanesi
kuru NaBO2’ın MgH2 ile aşağıdaki şekilde tepkimeye girmesidir;
NaBO2 + 2MgH2 � NaBH4 + 2MgO (13)
Bu tepkime 0.5-7 MPa hidrojen basıncı altında ve 350-750 ˚C’de sürdürülür. Tepkimenin
en verimli olduğu durum 7 MPa basınç ve 550 ˚C’dir. Ürünler gaz fazında
olmadığı için basıncın arttırılması ile verimin daha da artması beklenmektedir. Tüm
bu teorik beklentilere rağmen sinterleşme nedeniyle verim %10 ile sınırlıdır [42].
Yüksek sıcaklık işlemlerinin ortak sorunu olan sinterleşme (kekleşme)’ye tedbir
olarak ortama MgSi2 eklenmesi mümkündür [42].