Parameters influencing long term performance and durability of PEM fuel cells
PEM yakıt pıllerinin uzun dönem performans ve dayanımını etkileyen parametreler
- Tez No: 286189
- Danışmanlar: DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN, PROF. DR. İNCİ EROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Kimya, Kimya Mühendisliği, Science and Technology, Chemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
PEM yakıt pilleri, hidrojen ve oksijen gazlarının etkin bir şekilde biraraya gelmesi ile kimyasal enerjiden doğrudan elektrik enerji üreten araçlardır. PEM yakıt pillerinin ticarileşmesi önündeki en önemli engel, yakıt pili bileşenlerinin uzun dönem kullanımlardaki dayanımlarıdır. Bu çalışmada, PEM yakıt pili elektrokatalizörlerinin dayanımı yakıt pilinde yarı hücre reaksiyonları olarak bilinen hidrojen oksidasyon ve oksijen redüksiyon reaksiyonları açısından döngülü voltametri (CV) ve döner disk electrot (RDE) yöntemleriyle araştırılmıştır. PEM yakıt pili elektrokatalizörleri, genel olarak, platin metalinin karbon ile desteklenmesi sonucu oluşur. Pilin uzun dönem çalışması sonucunda, platin cözünmesi ve karbon korozyonuna bağlı, katalizörün önemli özelliklerinde kayıplar gözlenmektedir. Performans kayıpları, genel olarak, i) parçacık boyutu büyümesine bağlı katalizörlerin toplam metal alanında, elektrokimyasal aktif alnında, ii) oksijen redüksiyon potansiyeline bağlı tafel eğimi potansiyelinde düşüşler ve iii) karbon korozyonundaki artışlara bağlıdır. Bu çalışmada, CV ve RDE yöntemleri ile katalizölere hızlandırılmış bozunma testleri uygulanarak bu özellikler araştırılmıştır. %20,% 50 ve 70 % Pt yüküne sahip ticari katalizörler denenmiş ve en iyi sonuç Pt/V %50 katalizöründen alınmıştır. Katalizör çözeltisi içinde carbonun Nafion çözeltisine oranı 4, 8, 12 olarak denenmiş ve en iyi sonuç hem Pt çözünmesi hem karbon korozyonu açısından C/N oranı 8 olan katalizör tabakasından alınmıştır. Bunların yanında, 1.4, 6.25 ve 10 pH değerlerinde sentezlenmiş katalizörler denenmiş ve pH 10, platin degredasyonu açısından, pH 6.25 ise karbon korozyonu açısından en iyi dayanımı göstermiştir. 50 s, 60 s, 120 s mikrodalga sürelerinde sentezlenene katalizörlerin denenmesi sonucunda da en iyi sonuç 60 s süresinde sentezlenen katalizörden alınmıştır.
Özet (Çeviri)
Fuel cells are the tools which convert chemical energy into electricity directly by the effective utilization of hydrogen and oxygen (or air). One of the most important barriers for the fuel cell commercialization is the durability of the fuel cell components in the long term operations. In this study, the durability of the PEM fuel cell electrocatalysts were investigated via cyclic voltammetry (CV) and rotating disk electrode (RDE) experiments in order to determine the hydrogen oxidation reaction (HOR) and oxygen reduction reaction (ORR) which corresponds to the half cell reactions in the fuel cell. PEM fuel cell electrodes mainly composed of carbon supported Pt catalysts. In long term operations due to Pt dissolution and carbon corrosion some properties of the electrocatalysts can be changed. Performance losses in catalysts mainly depend on; i) decrease in the total metal surface area (SA) and the electrochemically active surface area (ESA) due to the increase in the particle size ii) decrease in the tafel slope potential in ORR and iii) increase in carbon corrosion. In this study, these properties were examined via accelerated degradation tests performed in CV and RDE. The catalysts having different Pt loadings, synthesized with different ink compositions, pH values and microwave durations were investigated. The commercial catalysts having Pt loadings of 20, 50 and 70 (wt %) were tried and best results were obtained for Pt/V (50 wt %) catalyst. Different carbon to Nafion® ratios of 4, 8, 12 in the ink composition were tried. C/N ratio of 8 gave the best result in Pt dissolution and carbon corrosion degradation tests. The catalysts prepared at different pH values of 1.4, 6.25 and 10 were tried and the catalyst prepared at pH of 10 was less degraded in Pt dissolution test and the catalyst prepared at pH of 6.25 showed better resistance to carbon corrosion. Catalysts prepared under different microwave durations of 50, 60 and 120 s were tried and the catalyst prepared at 60 s gave the best performances.
Benzer Tezler
- Al 6061 T6 malzemenin çeşitli polimerlere karşı tribolojik davranışlarının araştırılması
Investigation of the tribological behavior of Al 6061 T6 material against various polymers
ERKMEN ÖZGÜZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HACI ABDULLAH TAŞDEMİR
- Geleneksel yapılarda su hasarları ve müdahale yöntemleri
Water related damages in traditional buildings and methods of intervention
DENİZ EZGİ ÜNLÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEYLAN
- Giydirme cephe tasarımını etkileyen parametrelerin belirlenerek örnekler üzerinden incelenmesi
An examination of parameters influencing the design of curtain wall facades through examples
ABDEL RAHMAN ABDELFATTAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgi ve Belge YönetimiBursa Uludağ ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZUHAL ŞİMŞEK
- Killi ortamda üstyapı etkileşimli sayısal modelde kazıklı yayılı temellerin optimizasyonu
Optimization of piled raft foundations with superstructure interaction in a clayey soil using numerical modeling
DAMLA KILİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEDAT SERT
- Helikopterlerde kullanılan ayarlı kütle sönümleyici tasarımı ve yorulma davranışının incelenmesi
Design and Investigation of the Fatigue Behavior of a Tuned Mass Damper Used in Helicopters
MEHMET KEPENEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Havacılık ve Uzay MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİNNUR SAĞBAŞ