Geri Dön

PEM yakıt hücresi anodunda kullanılmak üzere platinin ikili alaşımlarının sentezi, karakterizasyonu ve CO kirliliğinin belirlenmesi

Synthesis, characterization and determination of pollution CO platinum binary alloys for use at the anode of a PEM fuel cell

PDF İndir

  1. Tez No: 268911
  2. Yazar: DİDEHAN KARÇİÇEĞİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ÇİĞDEM GÜLDÜR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Çevre Mühendisliği, Environmental Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2010
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Çevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 111

Özet

Yakıt hücreleri kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüşümünü sağlayan cihazlardır. Birçok farklı tipe sahip olan yakıt hücrelerinin en çok tercih edileni PEM (polimer elektrolit membran) yakıt hücresidir. Düşük sıcaklıklarda çalışması (genellikle 80-90 ºC), hareketli parça içermemesi ve sıfır emisyon sağlayarak çevreye karşı duyarlı olması gibi avantajları sayesinde ulaşım araçlarında enerji kaynağı olarak kullanılmak için en uygun adaydır. PEM yakıt hücresinin ticarileşmesinin önünde duran en büyük engellerden biri yakıtlardan gelen safsızlıklarla, özellikle de CO yüzünden katalizörlerin çok çabuk zehirlenmesiyle hücre performansında yaşanan büyük düşüşlerdir. PEM yakıt hücresinin anot yapısında gerçekleşen hidrojen yükseltgenme reaksiyonu fosil yakıtlardan elde edilmiş yakıttaki CO yüzünden sınırlanmakta bu da hücre performansını en başında düşürerek potansiyel kayıplarına neden olmaktadır. Yapılan çalışmalar anotta gerçekleşen hidrojen yükseltgenme reaksiyonu için (HOR) kullanılacak elektrokatalizörün geliştirilmesi üzerine yoğunlaşmaktadır.Bu çalışmada, PEM yakıt hücresi anodundaki HOR reaksiyonunun elektrokatalizinde kullanılabilecek ucuz ve etkin katalizörlerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. Katalizörler, Pt'nin, Ag, Cu ve Fe geçiş metalleri ile oluşturduğu ikili katalizörlerin karbon destek üzerinde yaş emdirme indirgeme yöntemi ile biriktirilmesi ile hazırlanmış ve XRD, FT-IR, döngülü voltametri, CO-sıyırma ve karışım gazı gönderme yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda katalizörlerin makro gözenekli yapıda olduğu ve döngülü voltagmetri analizi sonucunda elektrokimsayal aktif yüzey alanlarının 34,21 ile 800,88 m2/g arasında değiştiği görülmüştür. Platin tane boyutu 1,69 ile 5,22 nm arasında değişmektedir ve platin oranı fazla olan katalizörlerin daha küçük tane boyutuna sahip olduğu görülmüştür. PtAg/C-11 katalizörünün 800,88cm2/mg elektrokimyasal aktif yüzey alanı ile en yüksek elektrokimyasal aktif yüzey alanına sahip katalizör olmasına rağmen CO-sıyırma analizinde CO'e karşı dayanımı oldukça düşük çıkmıştır. En yüksek aktiviteyi yine PtAg/C katalizörlerinin verdiği ve kütle aktivitesinin platin oranı ile ters orantılı olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak bu çalışmada sentezlenen katalizörlerden PtAg-31/C ve PtAg-11/C katalizörleri PEM yakıt hücresi anodunda alternatif katalizör olarak kullanılabileceğine karar verilmiştir.

Özet (Çeviri)

Fuel cells are devices that directly convert the chemical energy to electrical energy . Within many types of fuel cells, PEM (polymer electrolyte membrane) fuel cell is the most prefferred one. Indeed, PEM fuel cell is the most promising candidate as an energy source thanks to its advantages such as low operating temperature, zero emissions and no moving parts. One of the biggest problems in front of the commercialization of PEM fuel cell is that the impurities within the fuel stream most notably CO, causes the catalysts to be poisoned easily leading to huge losses in the cell performance. The hydrogen oxidation reaction occuring at the anode of the PEM fuel cells is limited by CO poisoning because of the potantional losses. Currently most studies are focused on the development of the elecrocatalysts to be used for the hydrogen oxidation reaction (HOR) occuring at the anode. In this study, it was aimed to develop cheap and active catalyst that can be used in the electrocatalyst at HOR in PEM fuell cell. Catalysts were prepared by depositing the binary catalysts of platinum formed by transition metals, Ag, Cu and Fe on carbon support by wet impregnation reduction method and characterized by XRD, FT-IR ,Cyclic Voltammetry, CO-stripping and mixture gas testing. After the characterization studies it was found that the catalysts have macroporous structures and their electrochemically active areas are varying between 34,21 and 800.88 m² / g . The mean platinum particle size is between 1.69 and 5.22 nm and it was seen that catalysts with higher platinum atomic ratio have smaller particle sizes. Although PtAg-11/C catalysts has the highest elecroactive surface area with 800.88 cm²/mg its tolerance was found to be very low in the CO-stripping experiments it was observed that the PtAg / C catalyst gave the highest mass activities as well and the mass activity in inversely proportional with the platinum content. As a result, it was concluded that among the catalysts synthesized PtAg-31/C and PtAg-11/C can be used as alternative catalyst in the anode of the PEM fuel cell.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    313050

    Yakıt hücresi sisteminde elektrokimyasal ve mikrobiyolojik yaklaşım ile elektron transfer mekanizmasının incelenmesi

    The analysis of electron transfer mechanism within fuel cell systems: electrochemical and microbial approaches

    IŞILAY ULUSOY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ANATOLİ DİMOGLO

  2. Tez No

    691617

    PEM yakıt hücresi katot elektrodunda kullanım potansiyallerini incelemek üzere çevrel faz katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of synthesis, characterization andelectrocatalytic characteristics of chevrel phasecatalysts to examine the usage potentials in pem fuelcell cathode electrode

    MERİÇ KARAKIŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    EnerjiKaramanoğlu Mehmetbey Üniversitesi

    Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GAMZE KARANFİL

  3. Tez No

    742861

    Uzay uygulamalarına yönelik proton değişim membranlı yakıt hücreleri sıvı soğutma akış alanının tasarımı ve termal analizi

    Liquid cooling flow field design and thermal analysis of proton exchange membrane fuel cell for space applications

    NEHİR ATASAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Havacılık ve Uzay MühendisliğiMilli Savunma Üniversitesi

    Harp Silah ve Araçları Anabilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPASLAN ATMANLI

  4. Tez No

    384998

    PEM fuel cell degradation: Numerical investigation and effects on the performance of solar-hydrogen based renewable energy systems

    PEM yakıt hücresi bozunması: Sayısal inceleme ve güneş-hidrojen temelli yenilenebilir enerji sistemleri performansı üzerindeki etkileri

    ENDER ÖZDEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKER TARI

  5. Tez No

    233920

    PEM yakıt hücresi katodunda kullanılmak üzere platin bazlı üçlü katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi

    Synthesis, characterization and investigation of electrocatalytical properties of platinum based ternary catalysts in order to be used at the cathode of a PEM fuel cell

    SİLVER GÜNEŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Kimya MühendisliğiGazi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. F. ÇİĞDEM GÜLDÜR

Geri Dön