TARIFNAME MINERAL KAPLAMALI, ALKALI ELEKTROLIZÖR SEPERATÖR MEMBRAN TEKNIK ALAN Bulus; yesil hidrojen üretiminde kullanilan alkali elektrolizör ile ilgilidir. Bulus özellikle, yenilenebilir ve yenilenemeyen kaynaklardan elektroliz ile hidrojen üretiminde düsük maliyet, isil direnci yüksek ve düsük karbon salinima, dolayisiyla çevreci ve uzun ömre sahip alkali elektrolizör kullanimini saglamak üzere yapilandirilan; bulunan aluminanin (Alzos) kullanilmasiyla yüksek mekanik mukavemet, yüksek alkali ortama dayanim ve esneklik özelligi kazandirilan, ayrica baglayici olarak sirasiyla, PSU (Polisülfon), PVDF (Poliviniliden Florür), PTrFE (poliviniliden florür-trifloroetilen), Aloe vera (aloe emodin, aloin/barbaloin, aloesin, emodin) kullanilmis karisimin/bulamacin, açik ag yapisina sahip, alkali dayanimi yüksek, dokunmus ya da dokunmamis yapida PPS (Polifenilen sülfit), Polyester veya türevlerinin herhangi birinden zemin üzerine sürülmesiyle elde edilen, elektroliz ile yesil hidrojen üretiminin düsük maliyetli, isil direnci yüksek ve düsük karbon salinimli, çevreci ve uzun ömürlü olarak gerçeklestirilmesinde kullanilan alkali elektrolizör seperatör membran ile ilgilidir. BULUSUN ALTYAPISI Fosil yakitlar ve neden oldugu iklim degisikliginin hissedilebilir boyutlara ulasmasi ile dünya üzerinde ciddi çevresel sorunlar yasanmaya baslamistir. Iklim degisikligine neden olan sera gazlarinin miktari her geçen gün artmaya devam etmektedir. 2015 yilinda, bu yüzyildaki küresel sicaklik artisini endüstri öncesi seviyelere çekmek için çalismalara baslanmistir. Birçok ülke, sicaklik artisini 1,5C ile sinirlandirmak amaciyla yüzyilin ortasina kadar net sifir karbondioksit (C02) emisyonlarina ulasma sözü vermektedir. Tam karbonsuzlasmaya ulasmak, tüm ekonomik sektörlerde uyumlu ve genis kapsamli eylemler gerektirecektir. 2020 yilinin ilk alti ayinda 2019'un ayni dönemine göre sürekli uzun vadeli azaltma için, küresel enerji üretimindeki, tüketimindeki ve altta yatan sosyo-ekonomik sistemlerdeki yapisal ve dönüsümsel degisikliklere duyulan ihtiyaç küçümsenemez düzeydedir. Enerji dönüsümü, elektrik üretiminde fosil yakitlardan günes ve rüzgâr gibi yenilenebilir kaynaklara büyük bir geçis olusturmaktadir. Fakat tüm sektörler veya endüstriler fosil yakitlardan elektrige kolayca geçis yapamaz. Elektrifikasyonun zor oldugu (karbonsuzlasma geçisi zor olan) sektörler arasinda çelik, çimento, kimya sanayi, uzun mesafeli karayolu tasimaciligi, deniz tasimaciligi ve havacilik bulunmaktadir (lRENA, 2020b). Yesil hidrojen, büyüyen ve sürdürülebilir yenilenebilir elektrik üretimi ile elektrifikasyonu zor sektörler arasinda da bir baglanti saglar (lRENA, 2018). Hidrojen, karbonsuzlasma hedefleri dogrultusunda günes, rüzgâr gibi kesikli yenilenebilir enerji sistemleri için uygun bir enerji tasiyicisidir. Hidrojen ayni zamanda petrokimya ve gübre üretiminde kullanilan amonyak üretimi için önemli bir hammaddedir. Küresel olarak kullanilan hidrojenin yaklasik %95li dogal gaz ve kömürden %5 kadari ise elektroliz ile üretilmektedir. Su anda, yenilenebilir kaynaklardan hidrojen üretimi sinirli olmakla beraber yesil hidrojen üretimine yönelik projeler artmaktadir (lRENA, 2019). Degisken yenilenebilir enerjinin düsük maliyetleri ve teknolojik gelismeleri, yesil hidrojen üretim maliyetini düsürmektedir. Bundan dolayi, su elektrolizinden elde edilen yesil hidrojene ilgi giderek artmaktadir. 2020'nin ortalarina kadar yedi ülke, mevzuatta net sifir sera gazi emisyonu hedeflerini benimsemisken, diger 15 ülke benzer mevzuat veya politika belgeleri önermistir. Toplamda 120'den fazla ülke net sifir emisyon hedeflerini açiklamistir (WEF, 2020). Yenilenebilir elektrik kaynaklarindan üretilen yesil hidrojenin de gelecek yillarda bu dönüsümün önemli bir parçasi haline gelmesi hedeflenmektedir. Yesil hidrojen üretimi Dünyada çok önemli bir alan olmakla beraber, temel problem üretim maliyetlerin düsmesi gerekliligidir. Kapasite faktörleri %50lnin altinda oldugu sürece hidrojenin maliyeti çok yüksek olacaktir. Yesil hidrojen üretimindeki büyük firsat ise elektroliz teknolojilerinin maliyetlerinin nasil düsürülecegi ve nasil rekabetçi hale getirilecegidir. Yenilenebilir kaynaklardan elektroliz ile yesil hidrojen üretimi, yenilenebilir enerji kaynaklarinin artmasina paralel olarak yayginlasacaktir. Bu da elektroliz sistemlerinin ucuzlamasini saglayacaktir. Dünya üzerinde büyük ölçekli elektrolizör kurulumuna yönelik ülkelerin stratejik planlari dikkate alindiginda mevcut kaynaklar ile bu teknolojiyi gelistirmek ve yayginlastirmak önem kazanmaktadir. Özellikle alkali elektrolizörler soy metal katalizörlere ihtiyaç duyulmamasi ve bilinen teknolojisi nedeniyle yaygin olarak kullanilmaktadir. Alkali elektrolizörlerde geçmiste asbest diyaframlar kullanilirken günümüzde asbestin zararlari ve yasaklanmasi nedeniyle yerini lifli polimerik malzemeler almis olup ve elektrolizörde en pahali bileseni olusturmaktadir. Dolayisiyla alkali elektrolizörler için fiyat performans açisindan uygun ve sürdürülebilir üretime entegre edilebilecek bir seperatör membran arayisi dogmaktadir. Bulusun amaci, yenilenebilir ve yenilenemeyen kaynaklardan elektroliz ile yesil hidrojen üretiminde kullanilacak, alkali elektrolizör seperatör membran olusturulmasinin saglanmasidir. Bulus özellikle, yenilenebilir ve yenilenemeyen kaynaklardan elektroliz ile yesil hidrojen üretiminde düsük maliyet, isil direnci yüksek ve düsük karbon salinimi, dolayisiyla çevreci ve uzun ömre sahip alkali elektrolizör kullanimini saglamak üzere yapilandirilan; bulunan aluminanin (AIzos) kullanilmasiyla yüksek mekanik mukavemet, yüksek alkali ortama dayanim ve esneklik özelligi kazandirilan, ayrica baglayici olarak sirasiyla, PSU (Polisülfon), PVDF (Poliviniliden Florür), PTrFE (poliviniliden florür-trifloroetilen), Aloe vera (aloe emodin, aloin/barbaloin, aloesin, emodin) kullanilmis karisimin/bulamacin, açik ag yapisina sahip, alkali dayanimi yüksek, dokunmus ya da dokunmamis yapida PPS (Polifenilen sülfit), Polyester veya türevlerinin herhangi birinden zemin üzerine sürülmesiyle elde edilen, elektroliz ile yesil hidrojen üretiminin düsük maliyetli, isil direnci yüksek ve düsük karbon salinimli, çevreci ve uzun ömürlü olarak gerçeklestirilmesinde kullanilan alkali elektrolizör seperatör membran olusturulmasinin saglanmasidir. BULUSUN KISA AÇIKLAMASI bilesiminde bulunan alumina (AIzos) polimer üzerine kaplanmasi neticesinde, elektroliz ile yesil hidrojen üretiminde kullanilan mineral kaplamali/dolgulu alkali elektrolizör seperatör membrani konu almaktadir. Kaolin kili; minerallerce zengin yer alti kaynaklarindan biri olmakla beraber içerisinde birden fazla inorganik bilesen içermektedir. Kaolin kili basta farkli kristal yapilarda silisyum ve oksitleri olmak üzere alümina, zirkonyum vb. birçok inorganik ajani da bünyesinde barindirmaktadir. Burada kaolin kili farkli oranlarda nitrik asit vb. asitlerde çözdürülerek elde edilen mineral nitratlar vb. yakilarak farkli kristal yapiya sahip mineral oksitler olusturulmustur. Elde edilen farkli kristal yapidaki mineral oksitlerin seperatör membran içerisindeki iyonik iletkenlige katkisi incelenmistir. Seperatör membranin alkali ortamda dayanimi, porozitesi ve islanabilirligi iyonik iletkenlik için önemlidir. Seperatör membran olarak PPS (Polifenilen sülfit) ve polyester elyaf, mesh, kumas veya keçe formlarinda hazirlanan tabanlik üzerine mineral oksit dolgulu bulamaç ile kaplanmistir. Öncelikli olarak mineral oksitler ile PPS (Polifenilen sülfit) alkali ortam dayanimi artirilmistir. Alkali elektrolizörde iyonik iletkenligi saglamak, anot ve katot arasinda gaz geçisini önlemek ve membrana mekanik mukavemet kazandirmak üzere mineral oksit dolgulu bulamaç kaplanmistir. Porozite mineral yapiya bagli olarak degismektedir. Diger önemli parametre olan islanabilirlik sulu ortam olmasi nedeniyle mineral oksitler ile saglanmaktadir. Mineral oksit içeriginde büyük oranda alümina bulunmakta ve bulusun mevcut seperatör membranlarda farkini olusturmaktadir. Bulusun ortaya çikarilmasinda, alkali elektrolizör seperatör membran gelistirilmesi hedeflenmis olup, farkli mineral içerigine sahip kaolin kili (alümina, zirkonyum vb) dolgulu PPS (Polifenilen sülfit) ve polyester polimerik seperatör membranlarin mevcut seperatör membranlara kiyasla daha yüksek iyonik iletkenlik ve daha iyi bir gaz bariyer özelligi göstermektedir. Ayrica elde edilen seperatör membranin, isil direnci yüksek, mekanik özelliklerinin iyi ve çevreci olmasi en önemli avantajlarindandir. BULUSUN DETAYLI AÇIKLAMASI Bulus içeriginde kaolin/kaolinit kili ve mullit alüminyum silikat (AI2.34O4.ssSi0.66) bilesiminde bulunan aluminanin (AI veya polyester üzerine kaplanmasiyla elde edilen elektroliz ile yesil hidrojen üretiminde kullanilan alkali elektrolizör seperatör membrani konu almaktadir. Bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membranda, kaolin/kaolinit kili ve mullit alüminyum silikat (Al2.34O4.ssSi0.ss) bilesiminde bulunan alumina (Alzos) kullanilmistir. Ayrica baglayici olarak sirasiyla; PSU (Polisülfon), PVDF (Poliviniliden Florür), PTrFE (poliviniliden florür-trifloroetilen), Aloe vera (aloe emodin, aloin/barbaloin, aloesin, emodin) kullanilmistir. Alkali Elektrolizör Seperatör Membran Sentezi Bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membranin hazirlanmasinda, içerikteki kimyasallarin kullanim yüzdeleri ve çözelti hazirlama kosullari asagidaki tabloda verilmistir. Numune Adi Kullanim Reaksiyon Miktari Sicakligi türevleri Yukarida bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membranin hazirlanmasinda kullanilan kimyasal yüzdeleri ve reaksiyon ortam kosullari verilmistir. Alkali elektrolizör seperatör membran üç farkli metot ile hazirlanmistir. Bunlar; Ilk olarak kaoIin/kaolinit kili ve mullit bilesimindeki AI203, 3 boyutlu mekanik ögütücü ile partikül boyutu 1 nm-500 um olana kadar ögütülmüstür. Sonraki asamada belirli oranlarda çözücü olarak N-Metil-2-Pirolidon ve türevleri ve baglayici olarak PSU (Polisülfon) ve türevleri (ya da PVDF ve türevleri, Aloe vera ve türevleri) eklenerek toz karisim ile beraber vakum mikseri ile min 500, max 2500 devir hizinda iyice homojenize edilmistir. Sonraki asamada elde edilen bulamaç film kaplama cihazi ile veya polyester (keçe, mesh, kumas) üzerine homojen olarak sürülür. Elde edilen seperatör membran; Su içerisine daldirilarak N-Metil-2-Pirolidonlun seperatör membran yüzeyinden uzaklastirilmasi için su içerisinde 1-60 dak bekletilir ve sonrasinda vakumlu etüvde 0-60°C 'de veya etüvde 30- 120 "C bekletilerek Su içerisine daldirilarak N-Metil-2-Pirolidonlun seperatör membran yüzeyinden uzaklastirilmasi için su içerisinde 1-60 dk bekletilir ve sonrasinda oda kosullarinda 25°C 'de bekletilerek kurutulur, Suya daldirilmadan oda kosullarinda 25°C 'de bekletilerek kurutulur, Suya daldirilmadan vakumlu etüvde 0-60°C 'de veya etüvde 30- 120 "C bekletilerek kurutularak bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membran elde edilmektedir. Ilk olarak kaolin/kaolinit kili ve mullit bilesimindeki AI203; 3 boyutlu mekanik ögütücü ile partikül boyutu 1 nm-500 um olana kadar ögütülmüstür. Sonraki asamada belirli oranlarda ve türevleri (ya da PVDF ve türevleri, Aloe vera ve türevleri) içerecek sekilde çözücü olarak N-Metil-2-Pirolidon ve Türevleri ile homojen hale gelene kadar karistirilir. Homojen hale gelen karisima ögütülmüs kil 5-97% oraninda olacak sekilde eklenir ve bulamaç haline getirilir. Hazirlanan bulamaç için; Kaolin/kaolinit kili veya AI203 mekanik karistirici ile farkli devirlerde (50- 2000 rpm) ve farkli sicakliklarda (25-50°C), Bulamaç vakum mikseri ile min 500, max 2500 devir hizinda iyice homojenize edilmistir. Bulamaç ultrasonik banyoda sicakliklarda iyice homojenize edilmistir. Sonraki asamada elde edilen bulamaç film kaplama cihazi ile 200-600 um PPS (Polifenilen sülfit) veya polyester (mesh, keçe, kumas) üzerine homojen olarak sürülür. Elde edilen seperatör membran; Su içerisine daldirilarak N-Metil-2-Pirolidonlun seperatör membran yüzeyinden uzaklastirilmasi için su içerisinde 1-60 dk bekletilir ve sonrasinda vakumlu etüvde 0-60°C 'de veya etüvde 30 - 120 "C bekletilerek kurutulur, Su içerisine daldirilarak N-Metil-2-Pirolidonlun seperatör membran yüzeyinden uzaklastirilmasi için su içerisinde 1-60 dk bekletilir ve sonrasinda oda kosullarinda 25°C 'de bekletilerek kurutulur, Suya daldirilmadan oda kosullarinda 25°C 'de bekletilerek kurutulur, Suya daldirilmadan vakumlu etüvde 0-60 °C 'de veya etüvde 30 - 120 "C bekletilerek kurutmak suretiyle bulusa konu yerli alkali elektrolizör seperatör membran elde edilmektedir. Ilk olarak kaolin/kaolinit kili ve mullit bilesimindeki AI203; 3 boyutlu mekanik ögütücü ile partikül boyutu 1 nm-500 um olana kadar ögütülmüstür. Sonraki asamada belirli oranlarda ve türevleri (ya da PVDF ve türevleri, Aloe vera ve türevleri) içerecek sekilde çözücü olarak N-Metil-2-Pirolidon ve Türevleri ile reaksiyon kabina alinarak açik/kapali (Reflux vb.) sistemde; azot atmosferinde/normal atmosferde; 25-60°C sicaklikta homojen hale gelene kadar karistirilir. Homojen hale gelen karisima ögütülmüs kil 5-97% oraninda olacak sekilde eklenir ve bulamaç haline getirilir. Hazirlanan bulamaç için; Kaolin kili ve AI203 mekanik karistirici ile farkli devirlerde (50-2000 rpm) ve farkli sicakliklarda (25-50°C), Bulamaç vakum mikseri ile min 500, max 2500 devir hizinda Bulamaç ultrasonik banyoda sicakliklarda iyice homojenize edilmistir Sonraki asamada elde edilen bulamaç film kaplama cihazi ile 200-600 um PPS (Polifenilen sülfit) ve polyester (mesh, keçe,kumas) üzerine homojen olarak sürülür. Elde edilen seperatör membran; - Su içerisine daldirilarak N-Metil-2-Pirolidonlun seperatör membran yüzeyinden uzaklastirilmasi için su içerisinde 1-60 dk. bekletilir ve sonrasinda vakumlu etüvde 0-60°C 'de veya etüvde 30 - 120 "C bekletilerek kurutulur, - Su içerisine daldirilarak N-Metil-2-Pirolidonlun seperatör membran yüzeyinden uzaklastirilmasi için su içerisinde 1-60 dk. bekletilir ve sonrasinda oda kosullarinda 25°C 'de bekletilerek kurutulur, - Suya daldirilmadan oda kosullarinda 25°C 'de bekletilerek kurutulur, - Suya daldirilmadan vakumlu etüvde 0-60°C 'de veya etüvde 30 - 120 T) bekletilerek kurutularak bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membran elde edilmektedir. Bulusa konu alkali elektrolizör seperatör, yukarida belirtildigi gibi 3 farkli metotla üretilmis olup, alternatif yapida farkli metotlarla da üretim gerçeklestirilebilmektedir. Bulus konusu alkali elektrolizör seperatör membran içeriginde kullanilan kaolin/kaolinit kilinin ve mullit alüminyum silikat baglayici olarak sirasiyla, PSU (Polisülfon), PVDF (Poliviniliden Florür), PTrFE (poliviniliden florür-trifloroetilen), Aloe vera (aloe emodin, aloin/barbaloin, aloesin, emodin) kullanilmasiyla elde edilen karisimin/bulamacin, açik ag yapisina sahip, alkali dayanimi yüksek, dokunmus ya da dokunmamis yapida PPS (Polifenilen sülfit), Polyester veya türevlerinin herhangi birinden mamul zemin üzerine sürülmesiyle elde edilmesi bulusun temelini olusturmaktadir. Kullanimda; Alkali elektrolizörde iyon iletkenligini saglamak, anot ve katot arasinda gaz geçisini önlemek ve membrana mekanik kuvvet kazandirmak üzere mineral oksit dolgulu bulamaç ile kaplama yapilmistir. Mineral oksitlerle, PPS (Polifenilen sülfit) veya polyester (keçe, mesh, kumas) zemin üzerine kaplama yapilarak alkali ortamda elektrolizör çalismasi sirasinda yüksek alkali ortama dayanimi artirilmistir. Belirtilen mineral oksitlerin kaplandigi zemin, açik ag yapisina sahip, alkali dayanimi yüksek, dokunmus ya da dokunmamis yapida olup, PPS (Polifenilen sülfit), Polyester veya türevlerinin herhangi biri kullanilabilmektedir. Iyonik iletkenlikte önemli parametre olan porozite kullanilan mineral yapiya bagli olarak degistirilmistir. Membran islanabilirligi iyonik iletkenlikte olmasi gereken bir özelliktir. Alkali elektrolizör sulu ortamda çalismasi nedeniyle islanabilirlik mineral oksitler ile saglanmaktadir. Elektroliz ile yesil hidrojen üretiminde düsük maliyetli, isil direnci yüksek ve düsük karbon salinimli, çevreci ve uzun ömre sahip bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membranin, mevcut seperatör membranlardan farki kullanilan bulunan alumina (Alzos) olusturmaktadir. Bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membranda, kaolin/kaolinit kilinin ve mullit alüminyum silikat (Al2.34O4.ssSio.ss) bilesiminde bulunan aluminanin (Alzos) kullanilmasi ile diger önemli parametre olan islanabilirlik; mineral oksit içeriginde büyük oranda alümina bulunmasiyla, bulusa konu alkali elektrolizör seperatör membrana yüksek mekanik mukavemet, yüksek alkali ortama dayanim ve esneklik özelligi kazandirilmistir. TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR TR