Klor-Alkali Yöntemi ile ZnCl₂ Kullanarak Hidrojen Üretiminde Ekserji Analizi

Authors : Serdal Damarseçkin
Pages : 200-205
Doi:10.35414/akufemubid.1613860
View : 38 | Download : 100
Publication Date : 2026-01-19
Article Type : Research Paper
Abstract :Bu çalışmada, klor-alkali reaktörlerinde yaygın olarak tercih edilen sodyum klorür çözeltilerine alternatif olarak çinko klorür (ZnCl₂) çözeltisi kullanılarak hidrojen üretimine yönelik geliştirilen bir sistemin, farklı sıcaklık ve hücre voltajı koşullarındaki ekserji verimliliği deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler, sabit elektrolit akış hızı (0,3 g/s) altında iki farklı sıcaklık (20 °C ve 45 °C) ve üç farklı hücre voltajı (5,0 V, 7,5 V ve 10,0 V) seviyesinde yürütülmüş, her bir parametre kombinasyonu için üç tekrar alınarak sonuçların istatistiksel güvenilirliği sağlanmıştır. Laboratuvar ölçeğindeki reaktörde, anot ve katot bölmeleri Zn⁺ iyonlarının seçici geçişine imkân tanıyan Nafion 212 membranı ile ayrılmış ve her iki bölmede beşer adet grafit çubuk elektrot kullanılmıştır. Elektrolit akış hızının hidrojen ve klor gazı üretimi üzerindeki etkisinin ihmal edilebilir düzeyde olduğu gözlemlendiğinden, bu parametre deneyler boyunca sabit tutulmuştur. Deneysel süreçte, anot bölmesinde oluşan reaktif klor nedeniyle elektrotlarda aşınma meydana gelmiş ve bu durum, üretilen klor miktarının hidrojen miktarına göre daha düşük olmasına yol açmıştır. Elde edilen verilere göre, en düşük hidrojen üretim hızı 20 °C ve 5,0 V koşullarında 0,625 mL/dk olarak ölçülürken, en yüksek üretim hızı 45 °C ve 10,0 V koşullarında 4,971 mL/dk seviyesine ulaşmıştır. Ekserji verimliliği açısından ise en düşük değer % 7,14 ile 20 °C ve 5,0 V’de, en yüksek değer ise % 9,58 ile 45 °C ve 10,0 V’de hesaplanmıştır. Bu kapsamda, ZnCl₂ çözeltisi ile çalışan sistemin hem yenilikçi bir klor-alkali teknolojisi sunduğu hem de literatürde ilk defa bu sistemin ekserji bazlı performansının deneysel olarak değerlendirildiği ortaya konulmuştur. ZnCl₂\\\'nin tercih edilmesi, hidrojenin yanı sıra değerli bir yan ürün olan Zn(OH)₂ üretimini sağlayarak sistemi çevresel ve ekonomik açıdan avantajlı kılmaktadır.
Keywords : Hidrojen Üretimi, Klor-alkali reaktör, Enerji, Ekserji

ORIGINAL ARTICLE URL