Elektroliz ile elemental bor üretimi ve borun iyonik sıvı içerisinde elektrokimyasal davranışının incelenmesi

Bor, periyodik tablodaki 3A grubunun bir elementidir ve konumu itibariyle kendine özgü eşsiz kimyasal özelliklere sahiptir. Bor, doğada hiçbir zaman serbest bir elemental form olarak var olmayan metaloid bir kimyasal elementtir. Bununla birlikte, elemental bor tozu (B) elde etmenin birçok yolu vardır. Bu tez iki kısma ayrılmıştır. İlk bölümde, bor tuzlarının homojenizasyon süresini azaltan bir grafit potada dönen yıldız katot elektrotu ile donatılmış büyük ölçekli ve düşük sıcaklıkta amorf yapıda elemental bor tozları üretimi için yeni bir elektroliz eriyik reaktörü tasarımı bildirilmiştir. Elektrokimyasal yöntemle bor biriktirme sistemi, ticari üretime uygun olarak farklı yüzde aralıklarında çeşitli tuzların farklı bir kombinasyonu için 25 kg kapasiteye kadar yüksek saflıkta B üretmek üzere tasarlanmıştır. Sistemin yeniliklerinden biri olan yıldız tipi demir katot, hareket aktarma mili sayesinde çift yönlü döndürülerek istenildiğinde yukarı aşağı konumlandırılmaktadır. Bu yıldız katot sayesinde molten tuzlarının erime süresi azaltılmak amaçlanmıştır. Elektroliz reaktörün tasarımından sonra, amorf elemental bor belirli oranlarda KCl, KBF4 ve B2O3 tuz karışımları kullanarak üretmiştir. En yüksek saflıkta B'nun morfolojisi ve kimyasal bileşimi, XRD, SEM, EDS ve FTIR analizi kullanılarak karakterize edilmiştir. İkinci kısım da ise bor katyon bazlı iyonik bir sıvı üretilmiş olup, 1H ve 13C NMR spektroskopi analizi ile tam olarak karakterize edilmiştir. Oda sıcaklığında bor bazlı iyonik bir sıvıdan B'nun elektrokimyasal indirgenmesini daha da araştırdık ve elektroedüksiyon işleminin kinetik parametrelerini değerlendirdik. Bor bazlı iyonik sıvının platin ve demir elektrotlar üzerindeki elektrokimyasal davranışı, döngüsel voltametri (CV) ve doğrusal süpürme voltametrisi (LSV) ile incelendiğinde borun indirgenebileceği görülmüştür. Sonuç olarak B elektrodepozisyon sürecine ilişkin bu yeni bulgu, bizi oda sıcaklığındaki borun indirgenmesine önemli bir adım daha yaklaştırmış, böylece yüksek sıcaklıkta erimiş tuz elektrolizine orijinal bir alternatif sağlayan sürdürülebilir bir yaklaşım sağlamıştır.