Reaktif Moleküler Dinamik Simülasyonlar ile Sulu Ortamda Katalitik Hidroliz: Katalizör Tasarımı ve Verimlilik Analizi
Hidrojen gazı, çevre dostu yanma ürünü ve yüksek enerji yoğunluğu sayesinde sürdürülebilir enerji sistemlerinin temel bileşenlerinden biri olarak kabul edilmektedir. Geleneksel yöntemlerle üretilen hidrojenin çevresel maliyeti göz önüne alındığında, suyun hidrolizi yoluyla gerçekleştirilen yeşil hidrojen üretimi, son yıllarda bilimsel araştırmalarda önemli bir yer edinmiştir. Ancak bu süreç, yüksek aktivasyon enerjisi nedeniyle kinetik olarak sınırlayıcıdır ve verimli hale getirilebilmesi için uygun katalizörlerin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Literatürde, geçiş metali bazlı çeşitli katalizörlerin suyun ayrışma mekanizmasındaki rolü üzerine deneysel ve teorik çalışmalar yapılmıştır; ancak bu çalışmaların büyük bir bölümü, katalizör--reaktant etkileşimlerinin atomistik düzeyde gerçek zamanlı izlenmesine olanak tanımamaktadır. Bu proje, hidrojen üretim sürecinde kullanılmak üzere yeni bir katalizör tasarımı yapmayı ve bu katalizörün sıvı çözelti ortamındaki verimliliğini ReaxFF (Reactive Force Field) yöntemi kullanarak moleküler düzeyde değerlendirmeyi amaçlamaktadır. ReaxFF, bağ oluşumu ve kırılmasını zaman içinde dinamik olarak modelleyebilen reaktif moleküler dinamik simülasyonlara olanak sağlayarak bu alanda güçlü bir araç sunmaktadır. Bu yönüyle proje, deneysel çalışmalarla ortaya konması zor olan ara türlerin oluşumu, yüzey reaksiyonları ve ürün çıkışı gibi süreçleri yüksek çözünürlükle gözlemleme olanağı sunmakta; böylece katalizör davranışlarının mekanistik analizini mümkün kılmaktadır. Çalışma, teorik modelleme ekseninde yürütülecek olup aşağıdaki aşamaları içerecektir: (1) Uygun katalizör yapısının belirlenmesi ve başlangıç geometrisinin optimize edilmesi, (2) Su molekülleri ile katalizör arasındaki etkileşimlerin ReaxFF ile simülasyonu, (3) Reaksiyon koordinatlarının, ürün oluşumunun ve kinetik parametrelerin analiz edilmesi. Simülasyonlar, LAMMPS (Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator) yazılımı üzerinden yürütülecek; ...
Tamamlandı
10.06.2025
09.12.2025
41652.4
TÜRK LİRASI
Araştırmacı
Yükseköğretim Kurumları tarafından destekli bilimsel araştırma projesi