Kaolinit kilinin hidrojen depolama amaçlı kullanımı için modifikasyonu ve karakterizasyonu

Abstract

Dünyada var olan enerji kaynaklarının son yıllarda azalmasına bağlı olarak, güvenli ve sürdürülebilir enerji alanlarında alternatif olabileceği düşüncesiyle yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılmasına yönelik bilimsel çalışmalar hızla devam etmektedir. Hidrojen, güç üretimi, ısı, ulaşım ve enerji depolama sistemleri gibi farklı alanlarda kullanım potansiyeline sahip küresel olarak çevre üzerinde herhangi bir etkisi olmayan temiz yenilenebilir bir enerji kaynağıdır. Kaolinit, 1:1 tabakalı yapıya sahip ve katmanlar arası mesafesi düşük bir kil mineralidir. Kil minerallerinin adsorpsiyon kapasitelerinin ilgi çekici olması sebebiyle kaolinit birçok depolama uygulamaları için kullanılabilir. Yapılan çalışmalar, kil minerallerinin hidrojen depolama materyali olarak kullanılabileceği göstermektedir ancak katmanlar arası mesafesi diğer killere oranla daha az bir kil minerali olması sebebiyle hidrojen moleküllerinin kaolinit tabakaları arasında tutulması zordur. Bu nedenle, kaolinitin hidrojen depolama kapasitesinin arttırılmasına yönelik ön işlemler dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, kaolinit üzerinde hidrojen moleküllerinin adsorpsiyonunun arttırılması amacıyla 1:1 kil tabakasına sahip kaolinit (K) öncelikle DMSO organik bileşeği ile aralanarak interkale kaolinit (KD), sonrasında ise organik bir modifiyer madde olan 2,6 DAP molekülleri ile DMSO moleküllerinin yer değiştirmesi sağlanarak modifiye kaolinit (KD_2,6-DAP) organokili oluşturulmuştur. Elde edilen örneklerin temel olarak karakterizasyonunda BET yüzey alanı tayin cihazı ile yüzey alanları ve gözenek boyutu dağılımları; SEM cihazı ile morfolojisi; FTIR ve XRD cihazları ile yapısal karakterizasyonu; TGA cihazı ile termal kararlılığı belirlenmiştir. Ayrıca, aralanarak modifiye edilen kaolinit organokilinin kriyojenik sıcaklıkta ve 0-7 bar basınç aralığında hidrojen depolama kapasitesi ölçülmüştür ve interkale ve modifiye kaolinitin hidrojen depolama kapasitesi kaolinitten daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen tüm bu karakterizasyon işlemleri ışığında killerin modifikasyon ile hidrojen depolama kapasitelerinin arttırılabileceği ve enerji alanında hidrojen depolama materyali olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.