Acid doped polybenzimidazole membranes for high temperature proton exchange membrane fuel cells
Yüksek sıcaklıkta çalışan proton geçirgen zarlı yakıt pilleri için asit yüklü polibenzimidazole zarlar
- Tez No: 201830
- Danışmanlar: PROF. DR. NURCAN BAÇ, PROF. DR. İNCİ EROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Fosforik asit yüklü polibenzimidazol (PBI) zarlar, yüksek termal ve mekanik dayanıklılıklarından dolayı, yüksek sıcaklıkta çalışan proton geçirgen zarlı yakıt pilleri (PEMFC) için düşünülen en önemli adaylardan bir tanesidir. Bu çalışmada, polifosforik asit (PPA) çözelti polimerizasyonu metodu ile yüksek moleküler ağırlığa sahip PBI polimerler sentezlenmiştir. Bu sentezde, yüksek moleküler ağırlık elde etmek için reaksiyon solüsyonunu karıştırma hızı ayarlanmıştır. Sentezlenen polimerin ?inherent viscosity? değeri, sülfürik asit içinde çözülerek hazırlanan dört farklı polimer konsantrasyonunda, ?Ubbelohde? viskometre kullanılarak 30 derecede ölçülmüştür. ?Mark-Houwink? denklemi kullanılarak, sentezlenen polimerler için hesaplanan en yüksek ortalama moleküler ağırlık yaklaşık 120,000 olmuştur. Polimerler N,N-dimetilasetamit (DMAc) içinde ultrasonik banyo ile 70°C'de çözülmüştür. Bu çözeltinin cam plakalara dökülmesiyle hazırlanan zarlar değişik konsantrasyondaki fosforik asit solüsyonları içinde bekletilerek asit yüklenmiştir. Hazırlanan zarların asit yükleri 6, 8, 10 ve 11 mol fosforik asit/PBI monomer olarak elde edilmiştir. Asit yüklü zarların çekme testiyle belirlenen mekanik dayanıklılıkları sırasıyla 23, 16, 12 ve 11 MPa olmuştur. Zarların proton iletkenlik ölçümleri ?four probe? tekniğiyle yapılmıştır. Zarlar bir kondaktivite hücresine yerleştirilmiş ve ölçümler sıcaklık ve basınç kontrollü bir nem kabının içinde alınmıştır. İletkenlik testleri hem kuru hem nemli ortamda 110, 130 and 150 derecelik sıcaklıklarda ölçülmüştür. En yüksek iletkenlik değeri 11 mol fosforik asit yüklü zar için 150 derece ve yüzde 33 nemde 0.12 S/cm olmuştur. Ölçümler, iletkenliğin sıcaklıkla ve ortamın nemiyle arttığını göstermiştir. Ayrıca, zarların kuru ortamda da kabul edilebilir seviyede iletkenlik değerlerine sahip olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
One of the most popular candidates for high temperature PEMFC?s is phosphoric acid doped polybenzimidazole (PBI) membrane due to its thermal and mechanical stability. In this study, high molecular weight PBI was synthesized by using PPA polymerization. The stirring rate of reaction solution was optimized to obtain high molecular weight. The inherent viscosity of polymer was measured at four points in 96 percent sulphuric acid solution at 30 degree centigrade by using an Ubbelohde viscometer. The highest average molecular weight was found as approximately 120,000 using the Mark-Houwink equation. The polymer was dissolved in N,N-dimethylacetamide at 70 degree centigrade with an ultrasonic stirrer. The membranes cast from this solution were doped with phosphoric acid solutions at different concentrations. The doping levels of the membranes were 6, 8, 10 and 11 moles phosphoric acid/PBI repeat unit. The mechanical strength of the acid doped membranes measured by tensile tests were found as 23, 16, 12 and 11 MPa, respectively. Conductivity measurements were made using the four probe technique. The membranes were placed in a conductivity cell and measurements were taken in humidity chamber with temperature and pressure control. The conductivity of membranes was measured at 110, 130 and 150 degree centigrade in both dry air and water vapor. The highest conductivity was 0.12 S/cm at 150 degree centigrade and 33 percent relative humidity for the membrane doped with 11 moles of H3PO4. The measurements showed that conductivity increased with increasing doping and humidity. Moreover, membranes had acceptable conductivity levels in dry air.
Benzer Tezler
- Cross-linked polybenzimidazole membranes for high temperature PEM fuel cells
Yüksek sıcaklık PEM yakıt pilleri için çapraz bağlanmış polybenzimidazol membranlar
YAĞMUR ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. NECATİ ÖZKAN
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Production of high temperature core-sheath nanofiber proton exchange membranes via electrospinning method
Elektrodokuma yöntemi ile yüksek sıcaklık çekirdek-kılıf nanolif proton değişim membranlarının üretilmesi
SASSAN JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2018
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN
- High temperature proton exchange membrane fuel cells
Yüksek sıcaklıkta çalışabilen proton değişim zarlı yakıt hücreleri
DİLEK ERGÜN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURCAN BAÇ
PROF. DR. İNCİ EROĞLU
- Yüksek sıcaklık PEM yakıt pilleri için polibenzimidazol bazlı membranların geliştirilmesi
Development of polybenzimidazole based membranes for high temperature PEM fuel cells
ARZU GÖBEK
- Polimer elektrolit membran yakıt hücreleri için polibenzimidazol (pbı) membran üretimi ve geliştirilmesi
Development and production of polybenzimidazole (pbi) membrane for polymer electrolyte membrane fuel cells
ÇAĞLA GÜL TOSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN FERDİ GERÇEL