Süperkritik su ortamında Pt/Al2O3 katalizörü kullanılarak çeşitli alkollerden hidrojen üretimi

Çağımızın en önemli araştırma konularından biri olan çevre dostu ve yenilenebilir enerji teknolojileri, gün geçtikçe daha büyük önem kazanmaktadır. Fosil yakıtlardan enerji üretiminin; birçok ülke için, dışa bağımlılığı artırması, ortaya çıkardığı çevresel problemler sebebiyle alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç doğmuştur. Hidrojen çevre dostu olan, yenilenebilir kaynaklardan üretilebilen ve kullanım alanı geniş alternatif enerji kaynağıdır. Fosil yakıtlarla karşılaştırıldığında, hidrojenin tek atığı ya da ürünü H2O'dur. Fakat hidrokarbon yakıtlar büyük miktarlarda karbondioksit üretirler ve açığa çıkardıkları NOx ve SOx bileşikleri asit yağmuru oluşumuna sebep olurlar. Kimya endüstrisi, petrokimya endüstrisi, gıda işleme, yarıiletken ve metalürji endüstrisi gibi birçok endüstride çok önemli bir kimyasal olan hidrojenin, hidrojenle çalışan hibrit otomobillerin ve hidrojen yakıt pillerinin yakın gelecekte ticarileşecek olması nedeniyle, gelecekteki en önemli yakıtlardan biri olması beklenmektedir. Ancak karşılaşılan sorun ve bilim insanlarının üzerinde durdukları konu, hidrojenin yüksek saflıkta üretim yöntemlerinin araştırılması ve tehlike yaratmayacak şekilde hidrojen depolama yöntemlerinin geliştirilmesidir. Günümüzde hidrojen üretimi amacıyla kullanılan başlıca yöntemler, doğalgaz veya çeşitli hidrokarbon karışımlarının buhar yapılandırması, suyun elektrolizi, organik içerikli atıklar ve atık suların mikroorganizmalar kullanılarak dönüşümü ve biyokütlenin hidrotermal gazlaştırılmasıdır. Kritik sıcaklığı 374oC ve kritik basıncı 22,1 MPa olan suyun, süperkritik koşullarda oldukça önemli özellikleri bulunmaktadır. Normal koşullardaki suya göre daha düşük yoğunluğa ve dielektrik sabitine sahip olması sayesinde, organik maddelerin süperkritik su içinde tamamen çözünebilmesi mümkün olmaktadır. Düşük viskozite ve yüksek difüzivite değerleri, süperkritik suyu hızlı ve verimi yüksek reaksiyonların gerçekleştiği bir ortam haline getirmektedir. Reaksiyon koşulları ile birlikte süperkritik suyun özelliklerinin değiştirilebilmesi de bir başka önemli avantajdır. Süperkritik koşullarda su hem reaksiyon ortamı hem de iyonlarına ayrışması sonucu bir asit ya da baz katalizör gibi davranır. Bu çalışmada, süperkritik su ortamında Pt/Al2O3 katalizörü kullanılarak metanol, etanol ve izobütanolün 0,5 molarlık çözeltilerinden hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir. Kullanılan tüm alkoller için deneyler 10-30 s arasındaki reaksiyon süreleri ve 400-600 oC arasındaki reaksiyon sıcaklıklarında ve 250 bar sabit basınçta gerçekleştirilmiştir. Alkol çeşidi, reaksiyon sıcaklığı ve süresinin hidrojen miktarı, gaz ürün verimi ve TOK dönüşümlerine olan etkileri incelenmiştir.