Development of high-surface-area alumina-supported catalysts for the generation of hydrogen from NaBH4

Abstract

Hydrogen as a valuable energy carrier plays a significant role in renewable energy technologies to reduce the greenhouse gas emission into the atmosphere. However, natural hydrogen gas does not exist in the universe and should be gained from hydrogen-containing compounds. In this regard, metal hydrides are excellent candidates for producing hydrogen gas. Among complex metal hydrides, sodium borohydride (NaBH4) possesses its advantages due to its enhanced hydrogen storage capacity and low cost. In the present study, hydrogen gas was generated through the catalytic hydrolysis of NaBH4. In this regard, high-surface-area alumina-supported Ni/Al2O3, NiCo/Al2O3, and Ru-NiCo/Al2O3 catalysts have been prepared via wash coating method and tested in a continuous flow reactor. The results indicate that the Ru-NiCo/Al2O3 catalyst showed the highest initial catalytic activity but with a rapid loss in its avtivity. Compared to that, despite a lower initial catalytic activity in the presence of the NiCo/Al2O3 catalyst, the hydrogen generation kept rising during the reaction. Therefore, the NiCo/Al2O3 catalyst can be proposed much efficient catalyst compared to the Ru-NiCo/Al2O3.

Değerli bir enerji taşıyıcısı olan hidrojen, yenilenebilir enerji teknolojilerinde atmosfere sera gazı emisyonunun azaltılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Ancak hidrojen gazı doğada mevcut olmayıp hidrojen içeren bileşiklerden elde edilmesi gerekmektedir. Metal hidrürler hidrojen gazı üretimi için mükemmel adaylardır. Karmaşık metal hidrürler arasında sodyum borhidrür (NaBH4), gelişmiş hidrojen depolama kapasitesi ve düşük maliyeti gibi çeşitli avantajlara sahiptir. Bu çalışmada katalitik hidroliz yoluyla NaBH4’ten hidrojen gazı üretilmektedir. Bu amaçla yıkayarak kaplama yöntemi ile yüksek yüzey alanına sahip alümina destekli Ni/Al2O3, NiCo/Al2O3 ve Ru-NiCo/Al2O3 yapılı katalizörler hazırlanmış olup bu katalizörler sürekli akışlı reaktörde test edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre Ru-NiCo/Al2O3 yapılı katalizör başlangıçta en yüksek katalitik aktiviteye sahip olup reaksiyon boyunca aktivitesinde hızlı bir azalma gözlemlenmiştir. NiCo/Al2O3 yapılı katalizörün varlığında ise başlangıçta daha düşük bir katalitik aktivitesi görülmesine rağmen reaksiyon boyunca hidrojen üretimi hızla artmaya devam etmiştir. Bu nedenle NiCo/Al2O3 yapılı katalizör, Ru-NiCo/Al2O3 yapısına göre daha verimli bir katalizör olarak önerilebilir.