Electrocatalytic methanol oxidation on graphene/conducting polymer/pt based electrodes
Grafen/iletken polimer/pt tabanlı elektrotlar üzerinde elektrokatalitik metanol oksidasyonu
- Tez No: 1017834
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TOLGA KARAZEHİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Adana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, elektrokimyasal olarak indirgenmiş grafen oksit ile desteklenmiş farklı iletken polimerler, yani polianilin (PANI), poli(indol-5-karboksilik asit) (PICA) ve poli(propanoik asit) (PPA) üzerine yüklenmiş platin bazlı nanokompozit elektrotların metanol oksidasyon performansını incelemektedir. Tüm elektrotlar, polimer matrisinin elektrokatalitik performans üzerindeki etkisini doğrudan karşılaştırabilmek amacıyla −0.2 V potansiyelde 600 saniye boyunca aynı koşullarda platin kaplama yöntemiyle hazırlanmıştır. Elektrokimyasal analizler, polimer yapısının katalitik aktivite üzerinde belirleyici bir rol oynadığını göstermiştir. Pt/PANI/ERGO elektrodu 719 mA mg-1Pt ile en yüksek kütle aktivitesini sergilerken, bunu 451 mA mg-1Pt ile Pt/PICA/ERGO ve 248 mA mg-1Pt ile Pt/PPA/ERGO elektrotları takip etmiştir. Bu sonuçlar, platin yükleme koşulları aynı tutulmasına rağmen polimer matrisinin katalizör kullanım verimliliğini ve metanol oksidasyon performansını önemli ölçüde etkilediğini ortaya koymaktadır. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi sonuçları, ERGO katkısı ile yük transfer direncinde belirgin bir azalma olduğunu göstermiş ve bu durum daha hızlı elektron transferi ile iyileşmiş ara yüzey özelliklerini doğrulamıştır. Yapısal ve bileşimsel analizler elektrokimyasal sonuçları desteklemiştir. Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri, polimer morfolojisinin platin nanoparçacıklarının dağılımını doğrudan etkilediğini ve özellikle PANI bazlı sistemlerde daha homojen ve gözenekli bir yapı oluştuğunu göstermiştir. Enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi analizleri, elementlerin homojen dağılımını ve ERGO destekli sistemlerde daha yüksek platin birikimini doğrulamıştır. X-ışını kırınımı analizleri platin nanoparçacıklarının kristalin yapısını ortaya koyarken, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi polimer ile grafen ve metal arasındaki etkileşimleri sağlayan fonksiyonel gruplar hakkında bilgi vermiştir. Sonuç olarak, polimer yapısındaki değişimin, platin kaplama koşulları aynı olmasına rağmen elektrokimyasal performansta önemli farklılıklara yol açtığı belirlenmiştir. İncelenen sistemler arasında PANI bazlı elektrotlar, yüksek katalitik aktivite, düşük yük transfer direnci ve üstün kararlılık özellikleri ile öne çıkmış ve doğrudan metanol yakıt hücreleri için etkin elektrot tasarımında polimer seçiminin kritik bir parametre olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
This study investigates the methanol oxidation performance of platinum-based nanocomposite electrodes supported on different conductive polymers, namely polyaniline (PANI), poly(indole-5-carboxylic acid) (PICA), and poly(propanoic acid) (PPA), integrated with electrochemically reduced graphene oxide. All electrodes were synthesized under identical platinum deposition conditions at −0.2 V for 600 seconds to enable a direct comparison of the intrinsic effects of the polymer matrix on electrocatalytic performance. Electrochemical analyses revealed that the polymer structure plays a decisive role in determining catalytic activity. The Pt/PANI/ERGO electrode exhibited the highest mass activity of 719 mA mg-1Pt, followed by Pt/PICA/ERGO with 451 mA mg-1Pt and Pt/PPA/ERGO with 248 mA mg-1Pt. These results indicate that, despite identical platinum loading conditions, the polymer matrix significantly affects catalyst utilization and methanol oxidation efficiency. Electrochemical impedance spectroscopy showed a substantial reduction in charge transfer resistance upon ERGO incorporation, confirming enhanced electron transfer kinetics and improved interfacial properties. Structural and compositional analyses were performed to support the electrochemical findings. Scanning electron microscopy (SEM) revealed that polymer morphology strongly influences the dispersion of platinum nanoparticles, with PANI-based systems showing a more homogeneous and porous structure. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) confirmed uniform elemental distribution and higher platinum accumulation in ERGO-supported electrodes. X-ray diffraction analysis verified the crystalline structure of platinum, while Fourier transform infrared spectroscopy provided insight into the polymer–graphene and polymer–metal interactions. The results indicate that the variation in the polymer structure leads to significant differences in the electrochemical performance even when the platinum deposition conditions are the same. Among all the systems studied, PANI-based electrodes showed the best catalytic activity, better charge transfer properties and better stability highlighting the importance of the polymer selection in electro-catalyst design for direct methanol fuel cell.
Benzer Tezler
- Alkollerin elektrooksidasyonunda çeşitli metallerin katalitik etkinliğinin incelenmesi
The Investigation of the catalytic effects of various metals upon the electrooxidation of alcohols
MEHMET LEVENT AKSU
- Bakırın alt potansiyelde depolanması ile Pt-Pd alaşım elektrotların karekterizasyonu
Characterization of Pt-Pd alloy electrodes by under potential deposition of copper
FEHMİ FIÇICIOĞLU
- Application of electroanalitical methods in environmental analysis
Elektroanalitik yöntemlerin çevre analizlerine uygulanması
HÜLYA YAVUZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1993
Orta Doğu Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Bazı biyokimyasal moleküllerin iletken polimer elektrotlardaki voltametrik davranışlarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
GAMZE ERDOĞDU
