Development of hydrogen separation membrane in paladyum based ternary systems
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MEHMET MERT KÖSE
Danışman: TAYFUR ÖZTÜRK
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Çalışma, Pd esaslı üçlü alaşım sistemlerini esas almakta ve hidrojen ayrıcı membranlar için uygun alaşım kompozisyonlarının belirlenmesini hedeflemektedir. Pd-Mn-Ag ve Pd-Co-Ni olmak üzere iki sistem değerlendirilmiştir. Membranlar, kombinatoryal geometride sıçratma-çöktürme yöntemi ile üretilmiştir. Bu amaçla üçgen geometride yerleştirilen hedef metallerin hemen üzerinde toplam 21 adet altlık üçgen geometride yerleştirilmiştir. Bu tarzda oluşturulan membranlar direnç ölçümü ile 450 oC'ye kadar taranmış bu ölçümler hem argon hem de 1 bar hidrojen altında gerçekleştirilmiştir. Hidrojen altında hesaplanan özdirencin argondaki özdirence oranı reaktivite endeksi olarak tanımlanmıştır. İnce film membranın ayırıcı membran olabilme potansiyeli bu endeks temelinde değerlendirilmiştir. Çalışmada, Pd-Co-Ni sisteminin Co köşesine yakın küçük bölge hariç geriye kalan bölgelerinde kompozisyonların y.m.k. yapıda olduğu tespit edilmiştir. Ne yazık ki, bu membranlar bu çalışmadaki koşullarda hidrojen ile reaksiyona girmemiş ve bu nedenle hidrojen ayrıcı membran olarak kullanılamayacakları değerlendirilmiştir. Pd-Mn-Ag sistemi Pd-Ag çizgisine yakın oldukça geniş bölgede y.m.k. yapı sergilemiştir. Direnç ölçümleri, geniş bir kompozisyon aralığında numunelerin dikkate değer hidrojen reaktivitesi sergilediğini göstermiştir. Bu numuneler arasından reaktivite endeksi ve paladyum içeriği temelinde Pd35Mn13Ag52, Pd56Mn13Ag31 and Pd62Mn18Ag20 hidrojen ayrıcı membranlar için aday kompozisyonlar olarak seçilmiştir. Seçilen kompozisyonlar daha sonra geçirgenlik testine tabii tutulmak üzere alaşımsızlaştırılmış pirinç üzerine kaplanmıştır. Bu işlem sonucunda, gözenekli bakır altlık elde edilmiştir. Nano-gözenekli bakır üzerine 5 μm mikron kalınlığında kaplanan membranlar argonla yapılan gaz sızdırmazlık testinden geçememiştir. Takiben 350 oC'de ısıtma yapılarak 7 μm kalınlığında membranlar kaplanmış ancak yapısal bozulma nedeni ile bu membranlardan da güvenilir sonuç alınması mümkün olamamıştır.