Hydrogen Production from Aluminum Hydrolysis with Different Solutions

Year 2024, Volume: 6 Issue: 1, 16 - 27, 30.04.2024

İrem Akyıldız Sevim Yolcular Karaoğlu

https://doi.org/10.46740/alku.1366310

Abstract

Today, fossil fuels are widely used as an energy source. The use of fossil fuels has devastating effects on the environment. Therefore, the use of clean and renewable energy sources is very important for our nature. When hydrogen is used as an energy source, clean by-products such as water don’t pollute the environment. Therefore, it is in the category of clean and renewable energy source. In this study, hydrogen production was carried out by hydrolysis of aluminum powders using different solutions. In the study, water, KOH, Mg(OH)2 and NaOH solutions, 35-65°C temperature range, 0% to 15% NaCl addition, 5 to 15 h aluminum milling time were investigated. Microstructures of the milled powders were characterized by SEM. Looking at the results, it was observed that the hydrogen production rate increased as the alkali solution concentration, temperature, NaCl addition rate and milling time increased. The best hydrogen production was seen at 65oC, 15% NaCl, 15 h milling time and 1 M NaOH solution.

Keywords

Hydrogen production with aluminum, alkaline solutions, aluminum hydrolysis, hydrogen production rate, NaCl

Project Number

24190

Farklı Çözeltiler ile Alüminyum Hidrolizinden Hidrojen Üretimi

Abstract

Günümüzde enerji kaynağı olarak yaygın bir şekilde fosil yakıtlar kullanılmaktadır. Fosil yakıtların kullanımının çevreyi oldukça tahrip edici etkileri bulunmaktadır. Bu yüzden temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması doğamız için oldukça önemlidir. Hidrojen enerji kaynağı olarak kullanıldığında su gibi çevreyi kirletmeyen temiz yan ürünler ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle, temiz ve yenilenebilir enerji kaynağı kategorisinde yer almaktadır. Bu çalışmada hidrojen üretimi, farklı çözeltiler de kullanılarak alüminyum tozlarının hidrolizi yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, su, KOH, Mg(OH)2 ve NaOH çözeltileri, 35-65oC sıcaklık aralığı, %0 ile %15 arası NaCl ilavesi, 5 ile 15 h arası alüminyum öğütme süresi incelenmiştir. Öğütülmüş tozların mikroyapıları SEM ile karakterize edilmiştir. Sonuçlara bakıldığında alkali çözelti konsantrasyonu, sıcaklık, NaCl ilavesi oranı ve öğütme süresi arttıkça hidrojen üretim hızında artış gözlemlenmiştir. En iyi hidrojen üretimi, 65oC, %15 NaCl, 15 h öğütme süresi ve 1 M NaOH çözeltisinde görülmüştür.

Keywords

Alüminyum ile hidrojen üretimi, alkali çözeltiler, alüminyum hidrolizi, hidrojen üretim hızı, NaCl

Ethical Statement

etik kurallara uygundur

Supporting Institution

Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Project Number

24190

Thanks

Bu çalışma, yüksek lisans tezi için yapılmış olup Ege Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından mali olarak desteklenmiştir. (Proje no: 24190)

References

• [1] Bolt, A., Dincer, I., & Agelin-Chaab, M., 2020, Experimental study of hydrogen production process with aluminum and water. International Journal of Hydrogen Energy, 45(28), 14232-14244.
• [2] Katsoufis, P., Doukas, E., Politis, C., Avgouropoulos, G., & Lianos, P., 2020, Enhanced rate of hydrogen production by corrosion of commercial aluminum. International Journal of Hydrogen Energy, 45(18), 10729-10734.
• [3] Wang, H. Z., Leung, D. Y., Leung, M. K. H., & Ni, M., 2009, A review on hydrogen production using aluminum and aluminum alloys. Renewable and sustainable energy reviews, 13(4), 845-853.
• [4] Ambaryan, G. N., Vlaskin, M. S., Dudoladov, A. O., Meshkov, E. A., Zhuk, A. Z., & Shkolnikov, E. I., 2016, Hydrogen generation by oxidation of coarse aluminum in low content alkali aqueous solution under intensive mixing. International Journal of Hydrogen Energy, 41(39), 17216-17224.
• [5] Phung, K. K., Sethupathi, S., & Piao, C. S., 2018, Production of H2 from aluminium/water reaction and its potential for CO2 methanation. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 140, No. 1, p. 012020). IOP Publishing.
• [6] Porciúncula, C. B., Marcilio, N. R., Tessaro, I. C., & Gerchmann, M., 2012, Production of hydrogen in the reaction between aluminum and water in the presence of NaOH and KOH. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 29, 337-348.
• [7] Irankhah, A., Fattahi, S. M. S., & Salem, M., 2018, Hydrogen generation using activated aluminum/water reaction. International Journal of Hydrogen Energy, 43(33), 15739-15748.
• [8] Yang, H., Zhang, H., Peng, R., Zhang, S., Huang, X., & Zhao, Z., 2019, Highly efficient hydrolysis of magnetic milled powder from waste aluminum (Al) cans with low‐concentrated alkaline solution for hydrogen generation. International Journal of Energy Research, 43(9), 4797-4806.
• [9] Ma, G.-L.; Dai, H.-B.; Zhuang, D.-W.; Xia, H.-J.; Wang, P., 2012, Controlled hydrogen generation by reaction of aluminum/sodium hydroxide/sodium stannate solid mixture with water. Int. J. Hydrogen Energy, 37 (7), 5811−5816.
• [10] Martínez, S. S.; Benítes, W. L.; Gallegos, A. A. Á .; Sebastian, P. ́ J., 2005, Recycling of aluminum to produce green energy. Sol. Energy Mater. Sol. Cells , 88 (2), 237−243.
• [11] Zhao Z, Chen X, Hao M., 2011, Hydrogen generation by splitting water with Al–Ca alloy, Energy, 36 (5), 2782-2787.
• [12] Wang, H. W., Chung, H. W., Teng, H. T., & Cao, G., 2011, Generation of hydrogen from aluminum and water–effect of metal oxide nanocrystals and water quality. International journal of hydrogen energy, 36(23), 15136-15144.
• [13] Soler, L., Macanás, J., Munoz, M., & Casado, J., 2007, Aluminum and aluminum alloys as sources of hydrogen for fuel cell applications. Journal of power sources, 169(1), 144-149.