Geri Dön

High temperature proton exchange membrane fuel cells

Yüksek sıcaklıkta çalışabilen proton değişim zarlı yakıt hücreleri

PDF İndir

  1. Tez No: 255296
  2. Yazar: DİLEK ERGÜN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NURCAN BAÇ, PROF. DR. İNCİ EROĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 116

Özet

Proton değişim zarlı yakıt hücrelerinin çalışma sıcaklıklarının 100oC üzerine çıkarılması; hızlı elektrot kinetiği, yakıt safsızlıklarının toleransı, kolay ısı ve su yönetimi gibi avantajlardan dolayı tercih edilir.Bu çalışmada amaç; yüksek sıcaklıkta çalışabilen proton değişim zarlı bir yakıt pili geliştirmektir. Elektrolit malzemesi olarak; fosforik asit yüklü polibenzimidazol membran seçilmiştir. Reaksiyon süresi (18-24 saat) ve sıcaklığı (185-200oC) gibi sentez koşulları değiştirilerek farklı molekül ağırlıklarında (18700-118500) polimerler sentezlenmiştir. Polibenzimidazolun oluşumu FTIR, H-NMR ve elementel analiz ile doğrulanmıştır. Sentezlenen polimerler iyi mekanik dayanım ve yüksek ısıl kararlılığa sahip homojen membranlar hazırlamak için kullanılmıştır. Fosforik asit ile yüklenen membranlar membran elektrot ataçları hazırlamak için kullanılmıştır.Yakıt pili testleri için, hücrenin anot ve katot bölümlerine sırasıyla kuru hidrojen ve oksijen gazları 0.1 slpm hızda beslenmiştir. Tek hücrenin 160oC sıcaklığa kadar çalıştırılması başarılmıştır. Katalizör iyonomeri polibenzimidazolden polibenzimidazol -polivinylidene fluorid karışımına değiştirildiğinde; 150oC'de gözlemlenen güç çıkışı 0.015W/cm2'den 0.061 W/cm2'ye çıkmıştır. Yakıt pili işletim sıcaklığı 125oC ve 160oC'ye değiştirildiğinde ise güç çıkışları sırasıyla 0.032W/cm2 ve 0.063W/cm2 olarak elde edilmiştir. Tek hücre testleri 100µm ve 70µm kalınlığındaki membranlarla yapıldığında; sırasıyla 0.035W/cm2 ve 0.070W/cm2 maksimum güç çıkışları vermiştir. Dolayısıyla daha ince membranların yüksek sıcaklıklarda daha iyi performans verdiği sonucuna ulaşılmıştır.

Özet (Çeviri)

It is desirable to increase the operation temperature of proton exchange membrane fuel cells above 100oC due to fast electrode kinetics, high tolerance to fuel impurities and simple thermal and water management.In this study; the objective is to develop a high temperature proton exchange membrane fuel cell. Phosphoric acid doped polybenzimidazole membrane was chosen as the electrolyte material. Polybenzimidazole was synthesized with different molecular weights (18700-118500) by changing the synthesis conditions such as reaction time (18-24h) and temperature (185-200oC). The formation of polybenzimidazole was confirmed by FTIR, H-NMR and elemental analysis. The synthesized polymers were used to prepare homogeneous membranes which have good mechanical strength and high thermal stability. Phosphoric acid doped membranes were used to prepare membrane electrode assemblies.Dry hydrogen and oxygen gases were fed to the anode and cathode sides of the cell respectively, at a flow rate of 0.1 slpm for fuel cell tests. It was achieved to operate the single cell up to 160oC. The observed maximum power output was increased considerably from 0.015 W/cm2 to 0.061 W/cm2 at 150oC when the binder of the catalyst was changed from polybenzimidazole to polybenzimidazole and polyvinylidene fluoride mixture. The power outputs of 0.032 W/cm2 and 0.063 W/cm2 were obtained when the fuel cell operating temperatures changed as 125oC and 160oC respectively. The single cell test presents 0.035 W/cm2 and 0.070 W/cm2 with membrane thicknesses of 100 µm and 70 µm respectively. So it can be concluded that thinner membranes give better performances at higher temperatures.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    201830

    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

    AHMET ÖZGÜR YURDAKUL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURCAN BAÇ

    PROF. DR. İNCİ EROĞLU

  2. Tez No

    539901

    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

    İngilizce

    2018

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN

  3. Tez No

    430065

    Proton conductive polymer/metal organic framework composi̇te membranes

    Proton iletken polimer/metal organik kafes yapılar içeren kompozit membranlar

    MUSTAFA ERKARTAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    EnerjiAbdullah Gül Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÜNAL ŞEN

  4. Tez No

    512075

    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

    İngilizce

    2018

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. NECATİ ÖZKAN

    DOÇ. DR. YILSER DEVRİM

  5. Tez No

    341397

    Yüksek sıcaklık PEM yakıt hücrelerinde metal bipolar tabakanın korozyon direncinin geliştirilmesi

    Improving corrosion resistance of the metal bipolar plates at high temperature proton exchange membrane(PEM) fuel cells

    ZEHRA AKMER KARAHANOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Mühendislik BilimleriGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ ATA

Geri Dön