Geri Dön

Polimer elektrolit membran yakıt hücrelerinde (PEMFCs) kullanım amaçlı proton iletken polibenzimidazol (PBI)/polimer blend membranların üretilmesi

Synthesis of proton conducting polybenzimidazole (PBI)/polymer blend membranes used in polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs)

  1. Tez No: 238651
  2. Yazar: OKTAY ACAR
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AYHAN BOZKURT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Energy, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 83

Özet

ABPBI'ın (Poli(2,5-benzimidazol)) PVFA (Poli(vinilfosfonik asit)), PSSA (Poli(stiren sülfonik asit)) ve PAMPS (Poli(2-akrilamido-2-metil-1-propan sülfonik asit)) polimerlerinin her birisi ile tekrarlanan monomer birimlerine göre farklı stokiyometrik oranlarda karıştırılmasıyla polimer elektrolit blend membranlar (zar) sentezlenmiştir. Ayrıca, ABPBI içerisinde VFA'nın (vinil fosfonik asit) in situ polimerizasyonu sonucu in situ polimer membranlar sentezlenmiştir. Polimerler arası etkileşimler için FT-IR (Fourier transform infrared spektroskopi); yüzey morfolojileri ve homojenlik için SEM (taramalı elektron mikroskobu); ısısal özellikler için TGA (termogravimetrik analiz) ve DSC (kademeli taramalı kalorimetri) kullanılarak membranların karakterizasyonları yapılmıştır. Spektroskopi ölçümleri ve su emilim çalışmalarıyla, ABPBI'ın her bir polimer ile kompleksleşerek, aşırı miktardaki suda dopant kaybını engellediği gösterilmiştir. Nemli ve nemsiz membranların proton iletkenlikleri, empedans spektroskopi ile ölçülmüştür. Nemsiz membranlarının proton iletkenlikleri, ABPBI:PVFA (1:2) için 150 oC'de 1.82 x 10-6 S/cm; ABPBI:PVFA in situ polimer membran için 140 oC'de 0.002 S/cm; ABPBI:PSSA (1:4) için yüksek sıcaklıklarda 10-3 S/cm; ve ABPBI:PAMPS (1:2) için 150 oC'de düşük seviyede olduğu bulunmuştur. Artan BN'le (bağıl nem) birlikte proton iletkenliklerinde artış kaydedilmiştir. %50 nemlendirildikten sonra membranların proton iletkenlikleri, ABPBI:PVFA (1:4) için 20 oC'de 0.004 S/cm'ye ve ABPBI:PSSA (1:2) için oda sıcaklığında 0.02 S/cm'ye çıkmıştır. Ayrıca, ABPBI:PAMPS (1:2)'nin iletkenliği, nemlendirmeyle (BN= %50) 0.1 S/cm'ye ulaşarak 20 oC'deki Nafion 117'nin iletkenliğine çok yakın bir değer göstermiştir.

Özet (Çeviri)

PEMs (Polymer electrolyte membrane) were fabricated by blending ABPBI (Poly(2,5-benzimidazole)) with each of PVFA (Poly(vinylphosphonic acid)), PSSA (Poly(styrene sulfonic acid)) and PAMPS (Poly(2-acrylamido-2-methyl- 1-propanesulfonic acid)) at several stoichiometric ratios with respect to monomer repeating units. Additionally, in situ polymer membranes were synthesized by in situ polymerization of vinyl phosphonic acid in ABPBI. The characterization of the membranes were carried out by using FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) for inter-polymer interactions; SEM (scanning electron microscope) for surface morphology and homogeneity; TGA (thermogravimetric analysis) and DSC (differential scanning calorimetry) for thermal properties. The spectroscopic measurements and water uptake studies suggested the complexation of ABPBI with PVFA, PSSA and PAMPS that inhibited dopant exclusion up on swelling in excess water. Proton conductivities of the humidified and anhydrous samples were measured using impedance spectroscopy. Proton conductivities of membranes were detected as 1.8x10-6 S/cm at 150 oC for ABPBI:PVFA with (1:2); 0.002 S/cm at 140 oC for ABPBI:PVFA in situ polymer membrane; 10-3 S/cm at high temperature for ABPBI:PSSA with (1:4); very low for ABPBI:PAMPS with (1:2). The proton conductivities increased with increasing relative humidity (RH). After humidification (50% RH), proton conductivity of the membranes detected such as 0.004 S/cm for ABPBI:PVFA (1:4), 0.02 S/cm for ABPBI:PSSA (1:2). Furthermore, proton conductivity of ABPBI:PAMPS (1:2) reached to 0.1 S/cm after humidification (50% RH) which is very close to the conductivity of Nafion 117 at 20 oC.

Benzer Tezler

  1. Polimer elektrolit membran yakıt hücrelerinde (PEMFC) kullanım amaçlı proton iletken triazol fonksiyonlu poli(vinilbenzilklorür) kompozit membranların üretilmesi

    Synthesis of proton conducting triazole functional poly(vinylbenzylchloride) composite membranes for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC)

    ÖZGÜN ŞAFAK GÜNAYDIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    EnerjiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÜNAL ŞEN

  2. Yakıt pillerinde kullanım amaçlı asit fonksiyonlu polimer/bor nitrür kompozit membranların sentezi ve karakterizasyonu

    Synthesis and characterization of boron nitride based anhydrous proton conductive polymer membranes

    MEHMET ŞİRİN TUTGUN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    KimyaFatih Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYHAN BOZKURT

  3. Development of non-noble (Co-n/mwcnt) and polybenzimidazole-modified (Pt-pbi/mwcnt) electrocatalysts for high-temperature pem fuel cell applications

    Yüksek sıcaklık pem yakıt hücreleri için düşük maliyetli ve yüksek performanslı (Co-n/mwcnt) ve polibenzimidazol (pbı) ile modifiye edilmiş (Pt-pbı/mwcnt) elektrokatalizörlerin geliştirilmesi

    ENİS OĞUZHAN EREN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NECATİ ÖZKAN

  4. Multiphysics modeling of a microchannelmethanol steam reformer for high temperature polymer electrolytemembrane fuel cell systems

    Yüksek sıcaklıklı polimer elektrolit membran yakıt hücresi sistemleri için mikro kanallı metanol buharı dönüştürücüsünün multifizik modellenmesi

    MÜNÜR SACİT HERDEM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    EnerjiUniversity of Waterloo

    Enerji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERİDUN HAMDULLAHPUR

    DOÇ. SİAMAK FARHAD

  5. Polivinil alkol bazlı proton iletken membran sentezi ve karakterizasyonu

    Polvinyl alcohol based proton conductor membrane synthesis and characterizaton

    DERYA ORUÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER BALBAŞI