Browsing by Author "Bal, İlay Bilge"

Now showing 1 - 2 of 2

Yüksek Saflıkta ve Basınçta Hidrojen Eldesi için Yüksek Sıcaklık Elektrokimyasal Hidrojen Kompresörü Geliştirilmesi
(2022) Devrım, Yılser; Colpan, Can Ozgur; Eren, Enis Oğuzhan; Kuzu, Cemil; Bal, İlay Bilge; Bülbül, Eda; Durmuş, Gizem Nur Bulanık
Son yıllarda dünyanın giderek artan fosil enerji kaynakları kullanımı çevresel sorunların artmasına neden olmuş ve buna bağlı olarak alternatif enerji kaynakları giderek artan önem kazanmıştır. Günümüzde hem çevresel kaygılar hem de fosil yakıtların yakın gelecekte tükenmesi nedeni ile enerji üretimi, dağıtımı, depolanması ve kullanımında önemli değişiklikler yapılması gerekmektedir. Alternatif enerji kaynakları içinde Hidrojen enerjisi bu değişimler için ideal bir çözüm olma potansiyeline sahiptir. H2?nin sabit güç üretimi, kimya sanayi ve yakıt hücreli araçlarda yaygın olarak kullanımı için verimli bir şekilde saflaştırılması gerekmektedir. Ancak günümüzde H2 üretimi hala büyük ölçüde fosil yakıtlara dayalıdır ve bu nedenle saf olarak üretilememektedir. Bu nedenle, H2?nin büyük ölçekte saflaştırılması zorunludur. Ayrıca en hafif gaz olan H2?nin hacimsel enerji içeriği yüksek basınçlarda sıkıştırılmadığı sürece, rakip yakıtların oldukça altındadır ve bu da sıkıştırmayı kaçınılmaz kılar. Bu nedenle H2 enerjisinin ve kullanımının yaygınlaşması için verimli saflaştırma ve sıkıştırma önem taşımaktadır. H2?nin hem saflaştırılması hem de sıkıştırılmasını sağlayan elektrokimyasal H2 kompresörünün (EKHK) halen endüstriyel ölçekte kullanılan klasik teknolojilere kıyasla sayısız avantajı bulunmaktadır. EKHK sistemleri termodinamik ve operasyonel avantajlarının yanı sıra kullanım kolaylığı da sağlamaktadır. Bu proje kapsamında yüksek safsızlık toleransına sahip yüksek sıcaklık EKHK uygulamaları için polibenzimidazol (PBI) temelli ve MOF katkılı kompozit membranlar geliştirilmiş ve EKHK uygulaması incelenmiştir. Çalışmada ilk olarak yüksek sıcaklık EKHK sistem performansını ve kararlılığını arttırmak için yüksek sıcaklıklara dayanıklı ve yüksek performanslı kompozit membranlar geliştirilmiştir. Hazırlanan membranların fizikokimyasal ve elektrokimyasal karakterizasyonu yapılarak, en iyi özelliğe sahip membrana ulaşılmaya çalışılmıştır. Daha sonra yüksek performans için özgün akış kanalları ve tasarıma sistemine sahip 5 hücreli EKHK yığını tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Projede yüksek sıcaklık EKHK sisteminde farklı oranlarda CO, CO2 ve H2 içeren reformat gaz karışımları ile çalışılmış ve saflaştırma performansı incelenmiştir.
Yüksek Sıcaklıkta Elektrokimyasal Hidrojen Ayrımı için Yüksek Verimli Katalizörün Hazırlanması ve Performansının İncelenmesi
(2024) Bal, İlay Bilge; Devrim, Yılser
Mevcut durumda küresel hidrojen (H2) üretimi büyük ölçüde fosil kaynaklara dayanmaktadır. H2 üretiminde en yaygın kullanılan yöntem buhar-metan reformasyonudur. Fakat bu yöntemle üretilen H2, karbon monoksit (CO) ve karbon dioksit (CO2) gibi safsızlıklar içermektedir. H2'nin endüstride hammadde olarak veya yakıt hücresi sistemlerinde enerji taşıyıcısı olarak kullanılabilmesi için belirli bir saflıkta olması gerekir. Dolayısıyla, bu safsızlıkları H2'den uzaklaştırmak için bir saflaştırma adımı kaçınılmazdır. Bu noktada, elektrokimyasal hidrojen saflaştırma (ECHP) sistemleri eş zamanlı H2 saflaştırma ve sıkıştırma yapabilme, hareketli parça içermeme, düşük işletme ve enerji maliyetleri, ölçeklenebilirlik gibi avantajları ile geleneksel H2 saflaştırma yöntemlerine güçlü bir alternatiftir. Bu tez çalışması kapsamında yüksek sıcaklık elektrokimyasal H2 saflaştırma (HT-ECHP) hücresi geliştirilmiştir. ECHP hücrelerinde karşılaşılabilecek olası problemlerden biri katalizör tabakasının reformat gaz içerisinde bulunan safsızlıklar nedeniyle zehirlenmesidir. Literatürde hidrojen oksidasyon reaksiyonu için tipik olarak Pt katalizörü kullanılmaktadır. Fakat, Pt katalizörünün CO toleransı oldukça sınırlıdır ve düşük miktarda CO varlığında bile katalizör zehirlenmesi meydana gelir. Bu çalışmada, HT-ECHP performansları incelenmek üzere grafen nanoplatelet (GNP) destekli platin (Pt) ve bimetalik platin-rutenyum (PtRu) katalizörleri sentezlenmiştir. Katalizörler, hızlı ve basit bir yöntem olan mikrodalga-destekli sentez yöntemiyle hazırlanmıştır. Hazırlanan katalizörler HT-ECHP uygulaması için fosforik asit katkılı polibenzimidazol (PBI) membran ile birleştirilmiştir. Katalizörlerin yapısal ve elektrokimyasal özellikleri termogravimetrik analiz (TGA), X-ışını kırınımı (XRD), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), geçirimli elektron mikroskopisi (TEM) ve döngüsel voltametri (CV) analizleri ile incelenmiştir. Karakterizasyon sonuçları, katalizörlerin HT-ECHP uygulaması için gerekli özellikleri sağladığını göstermektedir. Pt/GNP ve PtRu/GNP katalizörlerinin HT-ECHP performansları 140-180 ℃ sıcaklık aralığında H2, CO2 ve CO içeren reformat gazı karışımı ile incelenmiştir. Sonuçlar, katalizörlerin elektrokimyasal H2 saflaştırma performanslarının artan çalışma sıcaklığı ile arttığını göstermektedir. En yüksek H2 saflaştırma performansı PtRu/GNP katalizörü ile elde edilmiştir. Gaz kromatografisi (GC) sonuçları, PtRu/GNP katalizörü ile 160 ℃'de %99.938 yüksek H2 saflığının elde edildiğini göstermiştir. PtRu/GNP katalizörünün yüksek elektrokimyasal H2 saflaştırma performansı, GNP üzerine dekore edilmiş Pt ve Ru partikülleri arasındaki güçlü sinerjik etkileşimlere bağlanabilir. Bu sonuçlar, PtRu/GNP'nin HT-ECHP uygulaması için umut verici bir katalizör olduğunu göstermektedir.