Biyobazlı katalizör kullanılarak sodyum borhidrür'den hidrojen üretimi

Abstract

Bu çalışmada, biyobazlı atık olan öğütülmüş kayısı çekirdeği kabuğu (KÇK) ilk kez sodyum borhidrürün (NaBH4) hidroliz tepkimesinden hidrojen üretiminde bir katalizör olarak kullanılmıştır. KÇK katalizörü ucuz, verimli, temiz olmakla birlikte metal içermemektedir. NaBH4 hidrolizinden hidrojen üretimi için, KÇK çeşitli asitler (HCl, HNO3 , CH3COOH, H3PO4), tuz (ZnCl2) ve baz (KOH) ile muamele edilmiştir. Fosforik asidin (H3PO4) diğer kimyasal ajanlardan daha iyi katalitik aktivite gösterdiği belirlenmiştir. NaBH4'ün KÇK katalizörü (KÇKkat) ile hidrolizi, asit konsantrasyonu, fırın sıcaklığı ve süresi, katalizör miktarı, NaBH4 konsantrasyonu ve hidroliz reaksiyon sıcaklığı gibi farklı parametrelere bağlı olarak incelenmiştir. Elde edilen KÇKkat , ICP-MS, element analiz, TGA, XRD, FT-IR, Boehm titrasyonu, TEM, Partikül boyut analizi ve SEM analizleri ile karakterize edilmiş ve NaBH4'ün hidrolizinden hidrojen üretiminde katalitik aktivitesi değerlendirilmiştir. Sonuçlara göre, optimum H3PO4 yüzdesi %15 olarak bulunmuştur. KÇK kat ile NaBH4'ün hidrolizinden maksimum hidrojen üretim hızı 20,199 ml dk-1 gkat-1 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, hidrojen üretimi için bir katalizör olarak %15 H3PO4 ile muamele edilen KÇK'nın, yüksek hidrojen üretim hızı nedeniyle etkili bir alternatif olduğu tespit edilmiştir.

In this study, grinded apricot kernel shell (GAKS) biobased waste was used for the first time as a cost-effective, efficient, green and metal-free catalyst for hydrogen generation from the hydrolysis reaction of sodium borohydride (NaBH4). For the hydrogen production by NaBH4 hydrolysis reaction, GAKS was treated with various acids (HCl, HNO3 , CH3COOH, H3PO4), salt (ZnCl2) and base (KOH). It was determined that phosphoric acid (H3PO4) showed better catalytic activity than other chemical agents. The hydrolysis of NaBH4 with the GAKS catalyst (GAKScat) was studied depending on different parameters such as acid concentration, furnace temperature and time, catalyst amount, NaBH4 concentration and hydrolysis reaction temperature. The obtained GAKS cat was characterized by ICP-MS, elemental analysis, TGA, XRD, FT-IR, Boehm titration, TEM, particle size analysis and SEM analyses and was evaluated for its catalytic activity in the hydrogen production from the hydrolysis reaction of NaBH4 . According to the results, the optimal H3PO4 percentage was found as 15%. The maximum hydrogen generation rate from the hydrolysis of NaBH4 with the GAKS cat was calculated as 20,199 mL min-1 gcat-1 . As a result, It was demonstrated that GAKS treated with 15% H3PO4 as a catalyst for hydrogen production is an effective alternative due to its high hydrogen production rate.