II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

NaBO2 geri dönüşümünde karbon ve metan kullanımı Kojima ve Haga tarafından
açıklanmıştır [42]. Önerilen süreç katalizör ve yüksek sıcaklığa ihtiyaç duyduğu
için ekonomik değildir. Dolayısı ile alternative yöntemler gereklidir ve bilyeli değirmen
kullanımı bu alanda umut vermektedir. Yapılan bir çalışmada KBO2 dönüşümü
için argon atmosferinde NaH, MgH2 ve CaH2 kullanılmış ve KBH4 üretilmiştir.
Bu ve benzeri işlemlerde Şekil 3’de verilen diğer kimyasallarında kullanılması
olasıdır. NaH termodinamik olarak istenen tepkimeyi vermeye yatkın değildir.
CaH2 ile yapılan çalışmaların verimi ise yetersiz bulunmuştur. MgH2 kullanılarak
gerçekleştirilen 120 dakikalık çalışmada ise stokiometrik oranlar uygulanır ise %32
verim ile dönüşümün gerçekleştirilebileceği görülmüştür. %35 fazla MgH2 kullanımı
ile ise verim %100’e erişmektedir. KBH4’ün saflaştırılması maksadıyla Şekil 3’de
verildiği gibi etilen diamin ile ekstraksiyon ve filtrasyon işlemleri gereklidir [43].
MgH2,
CaH2,
NaH2,
Na2CO3,
NaOH,
Na2O2,
B,
B2O3
(Metal)BO2,
Li, Na
Bilyeli
değirmen
Ekstraksiyon Filtrasyon
Evaporasyon
Şekil 3. Bilyeli değirmen kullanılarak metal metaboratların, metal borhidrürlere çevrimi
NaBO2’ün NaBH4’e dönüşümü oksijen atomları ile hidrojenin yerdeğiştirmesidir.
Bu maksatla farklı formlardaki hidrojen atomları kullanılabilir. “Protid” sıvı ve
metal halde metal-hidrojen kompleks anyonunda bulunabilen bir hidrojen formudur.
Hidrojenin tepkime vermeye daha yatkın bu şekli dinamik hidrojenasyon ve
dehidrojenasyon süreçleri ile NaBH4 sentezinde önemli rol oynamaktadır. Bu süreç
gaz hidrojen ve protid arasındaki geçiş halleri üzerine kuruludur. Hidrojenasyon ve
dehidrojenasyon süreci esnasındaki Mg-H sistemi içerisindeki etkileşimler, uygulanan
yöntemin neden olduğu, başlangıç ve son durum arasındaki termal farklılıklar
ile desteklenir. Düşük sıcaklıklarda Mg-H sistemi MgH2 şeklinde kalmak isterken
yüksek sıcaklıklarda hidrojen gaz fazı ve protid formu arasında geçişler sergiler. Bu
süreç esnasında magnezyum yüzeyine hidrojenin tutunması mümkün değildir, yani
tepkime sonunda oluşan ürünler sadece NaBH4 ve MgO’dir. Uç sıcaklık değerlerinde
geçişler sergileyen Mg yüzeyi H2-2H - dönüşümünü sağlayan bir katalizör olarak
düşünülebilir [44]. Bilyeli değirmenler kapalı bir hazne içerisindeki kimyasalların
üç boyutlu hareket ile birbirlerine çarpıştırılmasın sonucu istenen tepkimelerin oluşmasını
sağlayan ekipmanlardır. Bilyeli değirmenlerin en büyük dezavantajı kısıtlı
hazne hacimleridir. Buna rağmen yüksek NaBH4 dönüşümü verimleri nedeni ile
kullanımları sıklıkla tercih edilmektedir [45].
99