Development and characterization of electrospun carbon nanofibers for proton exchange membrane fuel cells
Proton değişimli membran yakıt pilleri için nanokarbon fiberlerin geliştirilmeleri ve karakterizasyonları
- Tez No: 223776
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YUSUF Z. MENCELOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mühendislik Bilimleri Bölümü
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Bu çalışmada, proton değişimli membran yakıt hücreleri için elektro dokuma yöntemiyle poliakrilonitril kökenli Platin (Pt) ve Paladyum (Pd) nanoparçacık içeren karbon nanofiberler sentezlenmiştir. Nano metal parçacıkların küçük parçacık boyutu ve düzgün dağılımlarının sağlanması için, fonksiyonel poli akrilonitril, n-vinil payrolidon ile değişik mol oranlarında kopolimerleşmiştir. Sentezlenen polimer, çözücü ve metal tuzundan oluşan viskos çözelti elektro dokuma yöntemiyle, metal tuzu içeren nanofiberlere dönüştürülmüştür.. Metal nanoparçacık eldesi için polimerik nanofiberler, indirgen çözücüde bekletilmişlerdir. Karbon fiber eldesi için karbonizasyon iki etapta gerçekleşmiştir. İlk olarak, fiberler oksijen ortamında 200 0C de stabilize hale getirilmişlerdir. Bunu, azot atmosferinde 600 0C ile 1200 0C sıcaklıklarında ve değişik ısıtma hızlarında uygulanan yakma işlemi takip etmiştir.Karbon nanofiber çapları 80-600 nanometre arasında ölçülmüşken, metal parçacık boyutu 4 nanometreye kadar düşürülmüştür. Azami elektroaktif yüzey alanı Pt nanoparçacık için 34,5 m2/g Pd nanoparçacık için ise 22,37 olarak bulunmuştur. Sentezlenen polimerler, Fourier Transform Kızılötesi Spektroskopi (FTIR), Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopi (NMR), Anlık Termal Analiz (STA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) teknikleriyle karakterize edilmişlerdir. Fiber morfolojisi ile metal nanoparçacık boyutları Taramalı Electron Mikroskobu (SEM), X-Ray difraktometre (XRD) ve Geçirmeli Elektron Microskobu (TEM) ile incelenmiştir. Nanoparçacıkların elektrokimyasal analizleri dönüşümlü voltametre (CV) ile gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this work, electrospinning was used to produce acrylonitrile based copolymer carbon nanofibers (CNFs) with Platinum (Pt) and Palladium (Pd) nanoparticles for use in proton exchange membrane fuel cells (PEMFC). Acrylonitrile was copolymerized with n-vinyl pyrolidinone (VPYR) with different ratios as a template the size and the distribution of nanoparticles. The polymer, metal salt and solvent mixture were electrospunned for producing metal salt bearing polymeric nanofibers. Polymeric nanofibers were then dipped in a reducing solvent to produce metal nanoparticle on/in the polymer nanofibers. In order to get carbon fiber, pyrolysis were conducted which was performed by heat treatment process that includes stabilization of electrospun nanofibers in air environment at 200 0C followed by carbonization in nitrogen environment to temperatures between 600 0C and 1200 0C with different heating rates.The diameters of carbon nanofibers were found in the range of 80 to 600 nanometers while the particle sizes were reduced up to 4 nanometers. The electrocatalytic surface area was achieved as 34,5m2/g for Pt and 22,4m2/g for Pd nanoparticles. Synthesized polymers were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nuclear Magnetic Resonance (NMR), Simultaneus Thermal Analysis (STA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Fiber morphologies and nanoparticle sizes were examined via Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffractometer (XRD) and Tunneling Electron Microscopy (TEM). Electrochemical performance of metal nanoparticles was evaluated by means of cyclic voltammetry (CV).
Benzer Tezler
- Elektro döndürme yöntemi ile elde edilen karbon nanolif ve karbon nanotüplerin karakterizasyonu ve işlevselleştirilmesi
Characterisation and functionalization of electrospun carbon nanofibers and carbon nanotubes
MERVE YILMAZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. FİLİZ ALTAY
- Preparation and characterization of nanofibers for energy applications
Enerji uygulamaları için nanofiberlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
GÖKTUĞ CİHANBEYOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELTEM YANILMAZ
- Electrospun polyacrylonitrile based composite nanofibers containing polyindole and graphene oxide
Poliindol ve grafen oksit içeren poliakrilonitril tabanlı kompozit nanofiberler
İLKNUR BOZKAYA GERGİN
Doktora
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Multiphase multiscale particle-nanofiber interactions in composites
Kompozitlerde çok-fazlı ve çok-boyutlu parçacık nano-elyaf etkileşimi
FARZIN ASGHARI ARPATAPPEH
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN
- Gümüş nanotanecik katkılı nanokompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of silver doped nanocomposites
ÖZLEM KABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE OSKAY