In this work, a novel composite material composed of NaH and GO was prepared and investigated for hydrogen storage. The composite was prepared using ball milling techniques and was also characterized by Raman spectroscopy, XRD, BET measurements, and SEM. Raman spectroscopy established hydrogenation induced the formation of large defects in the GO matrix and shifts in phonon modes of NaH vibrational modes, establishing structural changes through hydrogen interaction. XRD findings indicated lattice contraction and decrease in crystallite size upon hydrogen absorption, and secondary phases such as NaOH and NaO₂H₃ were also present due to the sensitivity of NaH to environmental oxygen and humidity. BET analysis revealed a surface area of 9.42 m²/g with an average pore diameter of ≤68.79 nm, and SEM images confirmed a well-dispersed, fractured morphology for hydrogen uptake. Hydrogen storage capacities at 5, 10, and 15 bar showed pressure-dependent behavior, and the composite was observed to achieve a maximum capacity of 1.9 wt% at 15 bar. The interaction between GO and NaH enhances structural stability, surface accessibility, and defect density, making the NaH+GO composite a promising candidate for high-efficiency solid-state hydrogen storage applications.
Bu çalışmada, NaH ve GO'dan oluşan yeni bir kompozit malzeme hazırlanmış ve hidrojen depolama amacıyla incelenmiştir. Kompozit, bilyalı öğütme (ball milling) yöntemiyle sentezlenmiş ve Raman spektroskopisi, XRD, BET yüzey alanı ölçümleri ve SEM ile karakterize edilmiştir. Raman spektroskopisi, hidrojenleme işleminin GO matrisi içerisinde büyük yapısal kusurlar oluşturduğunu ve NaH'nin titreşim modlarında fonon kaymalarına neden olduğunu, dolayısıyla hidrojen etkileşimiyle yapısal değişimlerin meydana geldiğini ortaya koymuştur. XRD sonuçları, hidrojen absorpsiyonu sonrası kristal örgüsünde daralma ve kristalit boyutunda azalma olduğunu göstermiştir. Ayrıca, NaH'nin çevresel oksijen ve nem hassasiyetinden kaynaklı olarak NaOH ve NaO₂H₃ gibi ikincil fazlara da rastlanmıştır. BET analizine göre, kompozitin yüzey alanı 9.42 m²/g ve ortalama gözenek çapı ≤68.79 nm olarak belirlenmiştir. SEM görüntüleri, hidrojen alımı için uygun, iyi dağılmış ve kırık morfolojiyi doğrulamıştır. 5, 10 ve 15 bar basınçlarda yapılan hidrojen depolama testlerinde, basınca bağlı bir davranış gözlemlenmiş ve kompozitin 15 bar’da maksimum %1.9 ağırlıkça hidrojen depolama kapasitesine ulaştığı belirlenmiştir. GO ve NaH arasındaki sinerjik etkileşim, yapısal kararlılığı, yüzey erişilebilirliğini ve kusur yoğunluğunu artırarak, NaH+GO kompozitini yüksek verimli katı hâl hidrojen depolama uygulamaları için umut vadeden bir malzeme haline getirmiştir.
Primary Language | English |
---|---|
Subjects | Energy Generation, Conversion and Storage (Excl. Chemical and Electrical) |
Journal Section | Research Articles |
Authors | |
Early Pub Date | July 3, 2025 |
Publication Date | July 15, 2025 |
Submission Date | April 24, 2025 |
Acceptance Date | June 16, 2025 |
Published in Issue | Year 2025 Volume: 14 Issue: 3 |