Metal Hidrit Nanoparçacıkların Sentezi ve Hidrojen Depolama Özelliklerinin İncelenmesi

Yazar: ESİN UÇAR
Danışman: PROF. DR. TEZER FIRAT
Yer Bilgisi: Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Anabilim Dalı
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin:
Tez Türü: Yüksek Lisans
Yıl: 2007
Sayfa Sayısı: 85 s.

ÖZ

Günümüzde kullanılan enerji kaynakları fosil yakıtlardır. Fakat bu yakıtların zamanla tükenmesi ve çevreye verdikleri zararın artması nedeniyle yeni bir enerji kaynağına ihtiyaç duyulmaktadır. İdeal bir yakıtta olması gereken tüm özelliklere sahip olan hidrojen, geleceğin yakıtı olarak düşünülmektedir. Hidrojen, fosil yakıtlar gibi zehirli gazlar çıkarmadığı için temiz ve Evren’de en fazla bulunan element olduğundan tükenmezdir. Fakat hidrojenin günlük yaşamda yaygın bir şekilde kullanılabilmesi için etkin ve güvenilir bir şekilde depolanması gereklidir. Yapılan araştırmalar depolama için en uygun yöntemin metal hidritler içerisinde depolama olduğunu göstermiştir. Metal hidritler arasında da magnezyum tabanlı hidritler özellikle yüksek depolama kapasiteleri,uzuc oluşu ve bol bulunması nedeniyle öne çıkmaktadır.
Hidrojen depolamanın yanı sıra günümüz teknolojisinde devrim yaratan bir diğer konu da nanoteknolojidir. Nanoboyutlu malzemelerin teknolojiye getirdiği yenilikler, bu alana olan ilgiyi giderek artırmaktadır. Hemen her alanda kullanılabilen bu malzemelerin sahip oldukları üstün özellikler sayesinde günümüzde su tutmayan, buruşmayan kumaşlar, kir tutmayan boyalar üretilebilmektedir. Kullanıldıkları her alana yenilik getiren nanomalzemeler hidrojen depolama konusunda da önemli avantajlar sağlamaktadır. Örneğin depolamada en umut vaat edici yöntem olan
hidrit malzemeler nanoboyuta indirildiğinde hidrojen depolama kapasiteleri artmaktadır.
Bu çalışmada mekanik öğütme tekniği kullanılarak MgH₂ ve Mg₂NiH₄ nanoparçacıklar hazırlandı. Hidrit oluşum sıcaklığı literatürde 250-300 °C iken, bu yöntemle tek adımda ve oda sıcaklığında nanoboyutlu hidrit malzemeler elde edildi. Bunun için hazırlanan bilgisayar kontrollü sistemde kullanılan LabVIEW tabanlı bilgisayar programı ve öğütme işlemi için kullanılan yüksek basınca
dayanıklı hazne bu çalışma kapsamında tasarlandı. Tasarlanan hazne üzerindeki basınç sensörü sayesinde, deney süresince hazne içerisindeki basınç değişimi gözlendi.
Deneylerde %100 Mg, %75 Mg-%25 Ni ve %50 Mg-%50 Ni olmak üzere 3 grup başlangıç malzemesi kullanıldı. İlk aşamada, başlangıç malzemeleri paslanmaz çelik hazne içerisinde, paslanmaz çelik toplar yardımıyla öğütüldü. Hidrojen basıncı, öğütme hızı, malzeme / top ağırlıkları oranı ve nikel katkısı gibi parametreler değiştirilerek hidrit nanoparçacıklar sentezlendi. Daha sonra bu parametrelerin, sentezlenen malzemelerin hidrojen depolama miktarına ve depolama hızına etkisi incelendi. Bu inceleme için x-ışınları toz kırınım desenlerinden ve basınç-zaman eğrilerinden yararlanıldı.
Yapılan incelemede öğütme hızı ve malzeme / top oranı artırıldığında, oluşan hidrit miktarının arttığı, hidrojen basıncı ve nikel katkısı artırıldığında ise hidritleşme hızının arttığı görüldü.
Ölçümlerin sonucunda, mekanik öğütme yöntemiyle MgH₂ ve Mg₂NiH₄ hidrit nanoparçacıkların tek adımda ve oda sıcaklığında sentezlenebildiği ve değiştirilen her parametrenin hidrit miktarına ve hidritleşme hızına olumlu etkileri olduğu gözlendi.

Tezi İndir