Yıl 2018, Cilt 7, Sayı 2, Sayfalar 166 - 173 2018-12-30

Improvement of Hydrogen Permeability with Mixed Matrix Membranes Containing Metal Doped MOF-5
Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi

HÜLYA AYKAÇ ÖZEN [1] , Bahtiyar ÖZTÜRK [2]

8 37

Hydrogen is seen as the energy carrier of the future with its high energy density and envrironmental friendly properties. Since hydrogen is not pure in nature, it can be separated from the gas mixture by various techniques. Membrane technology involved in hydrogen separation processes has attracted attention in recent years thanks to its energy efficiency and mechanical strength. It has been found that the mixed matrix membranes formed by the addition of the filler material inside the membrane technology improve the gas separation properties. MOF structures used as a filler material are also preferred due to their high surface area and pore volume and have a positive effect on gas permeability. In this work, NiCoMOF-5 structure was synthesized using two different metals. Then, NiCoMOF-5 was added into polyimide membrane to prepare a mixed matrix membrane. The obtained MOF and MMM structures were evaluated various characterization procedures. The results show that the mixed matrix membrane is successfully synthesized and that the MOF added polyimide membrane improves the gas permeability performance relative to the pure polyimide.

Hidrojen, yüksek enerji yoğunluğu ve çevreye zarar vermeyen özellikleri ile geleceğin enerji taşıyıcısı olarak görülmektedir. Doğada saf halde bulunmayan hidrojen, gaz karışımından çeşitli tekniklerle ayrılabilmektedir.  Bu ayırma prosesleri içerisinde yer alan membran teknolojisi, enerji verimliliği ve mekanik dayanıklılığı sayesinde son yıllarda dikkati üzerine çekmiştir. Membran teknolojileri içinde yer alan ve membran içerisine dolgu maddesi ilavesiyle oluşturulan karışık matriksli membranlar (MMM) ile gaz ayırma özelliklerinin iyileştirildiği görülmüştür. Karışık matriksli membranlarda dolgu maddesi olarak kullanılan MOF yapıları da yüksek yüzey alanları ve gözenek hacimlerinden dolayı tercih edilmekte ve gaz geçirgenliğine olumlu etki yapmaktadır. Bu çalışmada, iki farklı metal kullanarak NiCoMOF-5 yapısı sentezlenmiştir. Karışık matriksli membran hazırlamak üzere poliimit membrana NiCoMOF-5 ilave edilmiştir. Oluşturulan yapılar çeşitli karakterizasyon işlemlerine tabi tutulmuştur. Sonuçlar, karışık matriksli membranın başarılı bir şekilde sentezlendiğini ve MOF ilave edilen poliimit membranın saf poliimide göre gaz geçirgenlik performansını arttırdığını göstermiştir
  • [1] Dincer I., "Technical, environmental and exergetic aspects of hydrogen energy systems" International Journal of Hydrogen Energy, 27, 265-285. 2002.
  • [2] Jain I.P., "Hydrogen the fuel for 21st century" International Journal of Hydrogen Energy, 34, 7368-7378,2009.
  • [3] Züttel A., "Materials for hydrogen storage" Materials Today, 6, 24-33, 2003.
  • [4] Berg A.W.C. and Arean C.O., "Materials for hydrogen storage: current research trends and perspectives" Chemical Communications, 6, 668-681, 2008
  • [5] Adhikari S. and Fernando S.,"Hydrogen Membrane Separation Techniques" Industrial & Engineering Chemistry Research, 45, 875-881, 2006.
  • [6] Arjmandi M. and Pakizeh M., "Mixed matrix membranes incorporated with cubic-MOF-5 for improved polyetherimide gas separation membranes: Theory and experiment" Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 20, 3857-3868, 2014.
  • [7] Perez E.V., Balkus J., Ferraris J.P., Musselman I.H., "Mixed-matrix membranes containing MOF-5 for gas separations" Journal of Membrane Science, 328, 165-173. 2009.
  • [8] Li J., Cheng S., Zhao Q., Long P., Dong J., "Synthesis and hydrogen-storage behavior of metal–organic framework MOF-5" International Journal of Hydrogen Energy, 34, 1377-1382, 2009.
  • [9] Li, H., Shi W., Zhao K., Li H., Bing Y., Cheng P., "Enhanced Hydrostability in Ni-Doped MOF-5" Inorganic Chemistry, 2012. 519200-9207.
  • [10] Yang, J.-M., Q. Liu, and W.-Y. Sun, Co(II)-doped MOF-5 nano/microcrystals: Solvatochromic behaviour, sensing solvent molecules and gas sorption property. Journal of Solid State Chemistry, 2014. 218: p. 50-55.
  • [11] Yang, J.-M., Q. Liu, and W.-Y. Sun, Shape and size control and gas adsorption of Ni(II)-doped MOF-5 nano/microcrystals. Microporous and Mesoporous Materials, 2014. 190(Supplement C): p. 26-31.
  • [12] Ozturk, B. and F. Demirciyeva, Comparison of biogas upgrading performances of different mixed matrix membranes. Chemical Engineering Journal, 2013. 222: p. 209-217.
  • [13] Huang, L., et al., Synthesis, morphology control, and properties of porous metal–organic coordination polymers. Microporous and Mesoporous Materials, 2003. 58(2): p. 105-114.
  • [14] Sabouni, R., H. Kazemian, and S. Rohani, A novel combined manufacturing technique for rapid production of IRMOF-1 using ultrasound and microwave energies. Chemical Engineering Journal, 2010. 165(3): p. 966-973.
  • [15] Weng, T.H., H.H. Tseng, and M.Y. Wey, Fabrication and characterization of poly(phenylene oxide)/SBA-15/carbon molecule sieve multilayer mixed matrix membrane for gas separation. International Journal of Hydrogen Energy, 2010. 35(13): p. 6971-6983.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Dergi Bölümü Diğer Bölümler
Yazarlar

Orcid: 0000-0003-4990-6682
Yazar: HÜLYA AYKAÇ ÖZEN (Sorumlu Yazar)
Kurum: ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0000-0000-0000
Yazar: Bahtiyar ÖZTÜRK

Bibtex @araştırma makalesi { nevbiltek434687, journal = {Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi}, issn = {2148-466X}, eissn = {2148-4651}, address = {Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi}, year = {2018}, volume = {7}, pages = {166 - 173}, doi = {10.17100/nevbiltek.434687}, title = {Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi}, key = {cite}, author = {AYKAÇ ÖZEN, HÜLYA and ÖZTÜRK, Bahtiyar} }
APA AYKAÇ ÖZEN, H , ÖZTÜRK, B . (2018). Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi. Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7 (2), 166-173. DOI: 10.17100/nevbiltek.434687
MLA AYKAÇ ÖZEN, H , ÖZTÜRK, B . "Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi". Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 (2018): 166-173 <http://dergipark.gov.tr/nevbiltek/issue/41534/434687>
Chicago AYKAÇ ÖZEN, H , ÖZTÜRK, B . "Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi". Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 (2018): 166-173
RIS TY - JOUR T1 - Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi AU - HÜLYA AYKAÇ ÖZEN , Bahtiyar ÖZTÜRK Y1 - 2018 PY - 2018 N1 - doi: 10.17100/nevbiltek.434687 DO - 10.17100/nevbiltek.434687 T2 - Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 166 EP - 173 VL - 7 IS - 2 SN - 2148-466X-2148-4651 M3 - doi: 10.17100/nevbiltek.434687 UR - http://dx.doi.org/10.17100/nevbiltek.434687 Y2 - 2018 ER -
EndNote %0 Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi %A HÜLYA AYKAÇ ÖZEN , Bahtiyar ÖZTÜRK %T Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi %D 2018 %J Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi %P 2148-466X-2148-4651 %V 7 %N 2 %R doi: 10.17100/nevbiltek.434687 %U 10.17100/nevbiltek.434687
ISNAD AYKAÇ ÖZEN, HÜLYA , ÖZTÜRK, Bahtiyar . "Metal Katkılı MOF-5 İçeren Karışık Matriksli Membranlar İle Hidrojen Geçirgenliğinin İyileştirilmesi". Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi 7 / 2 (Aralık 2018): 166-173. http://dx.doi.org/10.17100/nevbiltek.434687