Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi

ÖZDEMİR, Oğuz Kaan

doi:10.17341/gazimmfd.570889

Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi

Oğuz Kaan ÖZDEMİR (Yıldız Teknik Üniversitesi, Metalürji ve Malzeme Mühendisliği, İstanbul, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi

2 0

Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1585 - 1594 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.570889 İndeks Tarihi: 04-01-2021

Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi

Öz:

Aktif olmayan soy metallerin ilavesi, katalizörün katalitik performansını etkiler. Bu çalışmada, sodyumborohidrit (NaBH4) 'in katalitik hidroliziyle hidrojen üretimi için TiCl2 metal tuzundan yeni ve verimli birüçlü Kobalt-Titanyum (II) -Borid (Co-Ti(II)-B) katalizörleri hazırlanmıştır. Co-Ti(II)-B katalizörüyardımıyla, hidrojen üretim oranı, farklı titanyum konsantrasyonu, çözelti sıcaklığı, NaBH4 konsantrasyonuve NaOH (baz dengeleyici) konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak ölçülmüştür. Katalizörün aktivitesi,termodinamik bakış açılarından analiz edilmiş ve Co-B katalizörü ile karşılaştırılmıştır. Yüksek katalitikverimliliğe ek olarak, katalizör ciddi koşullarda yüksek kararlılık ve aktivasyon kaybına karşı yüksektolerans gibi önemli özellikleri içermelidir. En yüksek hidrojen üretim oranı, %5 ağ. Ti/(Ti + Co) molar oranıile elde edilmiş ve bu katalizör için, optimum yakıt konsantrasyonu, ağırlıkça %7,5 NaOH ile %7,5 NaBH4olarak tanımlanmıştır.

Anahtar Kelime:

Analysis of kinetic properties for the hydrolysis reaction of NaBH4 and environmental effects in the hydrogen production of activated Co-Ti(II)-B alloy catalysts

Öz:

The addition of the active non-noble metal species can influence the catalytic performance of catalyst. In the present work, a new and efficient ternary Cobalt-Titanium(II)-Boride (Co-Ti(II)-B) catalysts were prepared from TiCl2 metal salt for hydrogen generation by catalytic hydrolysis of Sodium borohydride (NaBH4). By the help of Co-Ti(II)-B catalysis, hydrogen generation rate was measured as a function of different titanium concentration, solution temperature, NaBH4 concentration, and NaOH (a base-stabilizer) concentration. The activity of the catalyst was analyzed from thermodynamic points of view and compared with the Co-B catalyst. In addition to high catalytic efficiency, the catalyst must also comprise important features like high stability in severe conditions and should have high tolerance against deactivation. The highest hydrogen generation rate was obtained with 5% Ti/(Ti+Co) molar ratio, and for this catalyst the optimum fuel concentration was identified as 7.5 wt. % NaBH4 with 7.5 wt. % NaOH.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Kothari,R.,Buddhi,D.,Sawhney,R.L. Comparison of environmental and economic aspects of various hydrogen production methods, Renewable and Sustainable Energy Reviews,12, 553–563, 2008.
2. Holladay, J.D., Hu, J., King, D.L., Wang, Y. An overview of hydrogen production Technologies, Catalysis Today,139, 244–260, 2009.
3. Zhou, L. Progress and problems in hydrogen storage methods. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 9, 395–408, 2005.
4. Patel, N., Fernandes, R., Bazzanella, N., Miotello,A. Enhanced hydrogen production by hydrolysis of NaBH4 using “Co-B nanoparticles supported on Carbon film” catalyst synthesized by pulsed laser deposition. Catalysis Today, 170, 20–26, 2011.
5. Amendola, S.C., Sharp-Goldman, S.L., Janjua., M.S. A safe, portable, hydrogen gas generator using aqueous borohydride solution and Ru catalyst. International Journal of Hydrogen Energy, 25, 969-975, 2000.
6. Schlesinger HI, Brown HC, Finholt AE, et al. Sodium borohydride, its hydrolysis and use as a reducing agent and in the generation of hydrogen. J American Chemical Society, 75 (1), (1953), 215-219.
7. Brown, H.C., Brown,C.A. New highly active metal catalysts for the hydrolysis of borohydride, J. American Chemical Society, 84, 1493, (1962).
8. Patel, N., Fernandes, R., Miotello, A. Hydrogen generation by hydrolysis of NaBH4 with efficient Co–P– B catalyst: A kinetic study. J. Power Sources, 188, 411– 420, 2009.
9. Li, H., Wang, W., Li,H., Jing-Fa, Deng. Crystallization Deactivation of Ni–P/SiO2 Amorphous Catalyst and the Stabilizing Effect of Silica Support on the Ni–P Amorphous Structure. Journal of Catalysis, 194, 211– 221, 2000.
10. Bai, Y., Wu, C., Wu, Yi.B. Carbon-supported platinum catalysts for on-site hydrogen generation from NaBH4 solution. Materials Letter, 60, 2236–2239, 2006.
11. Ozdemir, O.K., Hasimoglu, A., Ahsen, A.S. Synthesis of graphene-based Co-B catalyst via simultaneous chemical reduction for hydrolysis of sodium borohydride. J. Renewable and Sustaınable Energy, 5, 063135, 2013.
12. Chamoun, R., Demirci,U.B., Zaatar,Y., Khoury,A., Miele,P. Co-αAl2O3-Cu as shaped catalyst in NaBH4 hydrolysis. International Journal of Hydrogen Energy, 35, 6583-6591, 2010.
13. Crisafulli, C., Scire, S, Salanitri, M., Zito, R., Calamia, S. Hydrogen production through NaBH4 hydrolysis over supported Ru catalysts: An insight on the effect of the support and the ruthenium precursor, International Journal of Hydrogen Energy, 36, 3817-3826, 2011.
14. Dai, H.B., Liang,Y., Wang,P., Yao,X.D., Rufford,T., Lu,M., Cheng, H.M. High-performance cobalt– tungsten–boron catalyst supported on Ni foam for hydrogen generation from alkaline sodium borohydride solution, International Journal of Hydrogen Energy, 33, 4405–4412, 2008.
15. Ding, X.L., Yuan, X., Jia, C., Ma, Z.F. Hydrogen generation from catalytic hydrolysis of sodium borohydride solution using Cobalt-Copper-Boride (CoCu-B) catalysts, International Journal of Hydrogen Energy, 35, 11077-11084, 2010.
16. Yuan, X., Jia, C., Ding, X.L., Ma, Z.F., Effects of heattreatment temperature on properties of CobaltManganese-Boride as efficient catalyst toward hydrolysis of alkaline sodium borohydride solution, International Journal of Hydrogen Energy, 37, 995- 1001, 2012.
17. Nie, M., Zou, Y.C., Huang,Y.M. Ni-Fe-B catalysts for NaBH4 hydrolysis, International Journal of Hydrogen Energy, 37, 1568-1576, 2012.
18. Zhuang, D.W., Zhang, J.J., Dai, H.B., Wang, P. Hydrogen generation from hydrolysis of solid sodium borohydride promoted by a cobalt-molybdenum-boron catalyst and aluminum powder, International Journal of Hydrogen Energy, 38, 10845-10850, 2013.
19. Xiang, C., Jiang, D., She, Z., Zou,Y., Chu,H., Qiu,S., Zhang,H., Xu,F., Tang,C., Sun,L. Hydrogen generation by hydrolysis of alkaline sodium borohydride using a cobalt-zinc-boron/graphenen an ocomposite treated with sodium hydroxide. International Journal of Hydrogen Energy, 40, 4111-4118, 2015.
20. Patel, N., Fernandes, R., Miotello, A., Promoting effect of transition metal-doped Co–B alloy catalysts for hydrogen production by hydrolysis of alkaline NaBH4 solution, Journal of Catalysis, 271, 315–324, 2010.
21. Fernandes, R., Patel, N., Miotello, A. Hydrogen generation by hydrolysis of alkaline NaBH4 solution with Cr-promoted Co-B amorphous catalyst, Appl Catal B:Environ. 92, 68-74, 2009.
22. Aydin, M., Hasimoglu, A., Ozdemir,O.K. Kinetic properties of Cobalt–Titanium–Boride (Co–Ti–B) catalysts for sodium borohydride hydrolysis reaction, International Journal of Hydrogen Energy, 1, 239-248, 2016.
23. Perkin Elmer. TGA-& Thermogravimetric AnalyzerUser’s Manual, Perkin Elmer, Inc, 2017.
24. Narayanan T.S., N.S., Stephan, A., Guruskanthan, S. Electroless Ni-Co-B ternary alloy deposits: preparation and characteristics. Surface and Coatings Technology, 179, 56-62, 2004.
25. Yipping, L., Hadjipanayis, G.C., Sorensen, C.M. MagnJ. Magnetic and structural properties of ultrafine Co-B particles. Magnetic Materials, 79, 321, 1989.
26. Xiang, C., Jiang, D., She, Z., Hydrogen generation by hydrolysis of alkaline sodium borohydride using a cobalt-zinc-boron/graphene nanocomposites treated with sodium hydroxide. Int J. Hydrogen Energy, 40 (11), 4111-4118, 2015.
27. Aydin, M., Hasimoglu, A., Bayrak,Y., Ozdemir, O.K. Kinetic properties of co-reduced Co-B/graphene catalyst powder for hydrogen generation of sodium borohydride. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 7 (9), 013117, 2015.

APA	ÖZDEMİR O (2019). Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. , 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
Chicago	ÖZDEMİR Oğuz Kaan Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. (2019): 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
MLA	ÖZDEMİR Oğuz Kaan Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. , 2019, ss.1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
AMA	ÖZDEMİR O Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. . 2019; 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
Vancouver	ÖZDEMİR O Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. . 2019; 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
IEEE	ÖZDEMİR O "Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi." , ss.1585 - 1594, 2019. 10.17341/gazimmfd.570889
ISNAD	ÖZDEMİR, Oğuz Kaan. "Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi". (2019), 1585-1594. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.570889

APA	ÖZDEMİR O (2019). Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(3), 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
Chicago	ÖZDEMİR Oğuz Kaan Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.3 (2019): 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
MLA	ÖZDEMİR Oğuz Kaan Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.3, 2019, ss.1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
AMA	ÖZDEMİR O Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
Vancouver	ÖZDEMİR O Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(3): 1585 - 1594. 10.17341/gazimmfd.570889
IEEE	ÖZDEMİR O "Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.1585 - 1594, 2019. 10.17341/gazimmfd.570889
ISNAD	ÖZDEMİR, Oğuz Kaan. "Aktif Co-Ti (II) -B alaşım katalizörlerinin hidrojen üretiminde NaBH4 hidroliz reaksiyonu ve çevresel etkiler için kinetik özelliklerin analizi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/3 (2019), 1585-1594. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.570889