Potasyum Borhidrürün Formik Asit Katalizörü Varlığındaki Hidrolizi

Abstract

Günümüzde artan enerji ihtiyacına paralel olarak özellikle fosil yakıtların tükenmesiyle birlikte alternatif yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim hızla artmaktadır. Artan bu eğilim ile birlikte, önemli bir enerji taşıyıcı kaynağı olan hidrojen öne çıkmaktadır. Hidroliz ile kolay, güvenilir ve hızlı bir şekilde hidrojen elde edebilme imkânı sağlayan borhidrürler bu kaynakların başında gelir. Ancak borhidrürlerin sulu ortamdaki hidrolizleri oldukça yavaş olduğundan reaksiyonu hızlandırmak amacıyla katalizörlerin kullanılması gerekir. Bu katalizörler homojen veya heterojen olabilirken, homojen katalizörlerin endüstriyel uygulamalarda daha fazla avantajı bulunur. Bu çalışma kapsamında potasyum borhidrürün (KBH4) asit bazlı homojen bir katalizör olan formik asit varlığında hidroliz reaksiyonu ele alınmıştır. Reaksiyonun kinetik davranışı formik asit miktarı, sıcaklık ve potasyum borhidrür konsantrasyonu parametreleri incelenerek belirlenmiştir. Farklı sıcaklık verilerinden yola çıkılıp reaksiyon hız eşitlikleri kullanılarak potasyum borhidrürün formik asit varlığında hidroliz reaksiyonunun hızı 5 litre H2/gkatdk civarında, reaksiyon hız derecesi 1.1, aktivasyon enerjisi 57.92 kJ/mol, reaksiyon entalpisi 55.32 kJ/mol, entropi azalışı 58.11 J/molK olarak bulunmuştur. Hidroliz reaksiyonuna ait Gibbs serbest enerjileri ise 20, 30, 40 ve 60 °C için sırasıyla 72.35, 72.93, 73.51, 74.67 kJ/mol olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak potasyum borhidrürün hidrolizi sonucu elde edilen hidrojenin, küçük ölçekli PEM yakıt hücrelerinin ihtiyacını karşılamak için yeterli seviyede olduğu, hidroliz reaksiyonunun hız değerlerinden anlaşılmaktadır.