Sustainable hydrogen production process development using reducible oxides

Enerjiye olan talep, yükselen dünya nüfusu ve yaşam standartları ile beraber artmaktadır. Bu talebi, uygun ve yenilenebilir enerji kaynakları ile karşılamak önemli bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Güneş ya da rüzgar enerjisi gibi opsiyonlar, kesikli doğalarından dolayı sürekli enerji üretimi için uygun değildir. Bundan dolayı, yenilenebilir enerjinin hidrojen gibi yapılarda depolanması önem kazanmaktadır. Bu tez kapsamında, güneş enerjisi entegrasyonu ile hidrojen üretim teknolojilerinin önündeki sürdürülebilirlik bariyeri, iki aşamalı termokimyasal süreçler ve metan riformlama süreçleri için, malzeme geliştirme ve enerji kullanımı açılarından ele alındı. Malzeme geliştirme açısından, malzemelerin metal oksijen bağ yapma ve bağ kırmaya olan yönelimi, termodinamik analiz yardımıyla araştırıldı. Reaksiyon kontrol mekanizmalarının çalışılan süreçlere etkisi, sıcaklık programlı deneyler yardımıyla çalışıldı. Gerçekleştirilen deneyler sonucunda, hidrojen veriminin (maksimum 52.5 mL/g MOx), ısı ve kütle transferi etkisinde olduğu kadar, metal oksijen bağ kırılmasının önündeki termodinamik bariyerin etkisinde de olduğu görüldü. Çalışılan indirgenebilir metal oksitler ayrıca konvansiyonel metan riformlama sürecinde de test edildi. Sonrasında, riformlama reaksiyonunun enerjisinin güneş enerjisininden karşılanması için, metan riformlama sürecine güneş enerjisi entegrasyonu çalışıldı. ASPEN Plus yazılımı ile gerçekleştirilen simülasyonlar, güneş riformlama reaktörüne dahil edilecek bir yanma odası ile gün içerisindeki güneş enerjisi kayıplarının minimize edilebileceğini ortaya koydu. Böylece, kesintisiz hidrojen üretimi için eşsiz hibrit bir süre ortaya çıktı. Bu sürecin gerçek ortamda gösterimi gelecekteki çalışmalara bırakıldı.