Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SEVGİ ÇANÇA
Danışman: Sennur Deniz
Özet:
Küresel iklim değişikliğinin giderek daha fazla hissedilmesi ve uluslararası
gündemin ön sıralarına yerleşmesi, yeni enerji kaynakları ve teknolojileri
arayışlarına yol açmıştır. Hidrojen (H2) birçok avantajı ile geleceğin enerji taşıyıcısı
olarak görülürken membran gaz ayırma teknolojileri, düşük enerji tüketimi, yüksek
enerji verimliliği, düşük sermaye maliyeti ve ölçeklenebilirliği nedeniyle dikkatleri
üzerine çekmiştir. Ancak mevcut çalışmalar, membran gaz ayırma proseslerinin
diğer ayırma teknolojileriyle rekabet edebilmesi için yeni membranların
geliştirilmesi ve ayırma performanslarının iyileştirilmesi gerektiğini göstermiştir.
Alternatif bir yaklaşım olan karışık matris membranlar (KMM'ler), hem inorganik
hem de polimer membranların avantajlarını birleştirmektedir. Farklı organik
bağlayıcılar ve metal iyonlarının kombinasyonları ile sentezlenen çeşitli metal
organik kafes yapıların (MOF) seçilen bir polimer matrise dağıtılmasıyla
hazırlanabilen KMM'ler, gaz ayırma için umut verici uygulamaları olarak
görülmektedir. Bu tez çalışmasında, H2 ayırma işlemleri için uygun KMM’ler hazırlamak amacıyla
poli(eter-b-amid) (PEBA) ve poliimid (PI, Matrimid® 5218) polimerleri ile
çalışılmıştır. Çözelti-döküm yöntemiyle hazırlanan membranlara nano dolgu
malzemeleri olarak grafen oksit (GO) ile termal olarak indirgenmiş grafen oksit
(rGO) ağırlıkça %0-0,3 ve sentezi gerçekleştirilen bakır esaslı (CuMOF) nano
kristalleri, CuMOF@GO ve CuMOF@rGO hibrit nano kristalleri ağırlıkça %0-15
olarak saf polimer matrislerine ilave edilmiştir. Membranların gaz geçirgenlikleri;
hidrojen (H2), azot (N2), karbondioksit (CO2) ve metan (CH4) saf gazları için 35
°C'de ve 3 bar besleme basıncında ölçülmüştür ve seçicilikleri hesaplanmıştır. Nano
dolguların, karışık matrisli membranların gaz geçirgenlikleri ve morfolojilerine
etkileri araştırılmıştır. Karakterizasyonu için SEM, FTIR, XRD ve BET analizleri
ile yapılmıştır. Hazırlanan KMM’ler saf polimer matrisleri ile kıyaslandığında;
PEBA/GO-0.3, H2/N2 ve CO2/N2seçiciliklerini %63 ve H2/CH4 ve CO2/CH4
seçiciliklerini %43 arttırken PI/rGO-0.3 CO2/CH4 gaz seçiciliğini %84 arttırmıştır.
PI/CuMOF-10 H2/CH4 ideal seçiciliği %72 ve CO2/CH4 ideal seçiciliği %83
artmıştıri PEBA/CuMOF@rGO-15 ise H2 geçirgenliğini %19 arttırırken, H2/CH4
gaz seçiciliği %60 artmıştır. GO esaslı nano dolgu maddeleri H2 gaz ayrımı için
umut verici bir potansiyel göstermiştir.