Topaklaşma ve karbon korozyonu sorunlarının giderilmesi amacıyla özgün yapıda katalizör sentezi ve yakıt hücresi çalışma koşullarının geliştirilmesi
Synthesis of a unique catalyst as a solution for the agglomeration and carbon corrosion problems and improvement of the fuel cell working conditions
- Tez No: 290172
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ATA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 192
Özet
Bu çalışmada PEM tipi yakıt hücrelerinin katalizör tabakasında özellikle uzun süreli çalışma durumunda sıklıkla görülen topaklaşma ve karbon korozyonu sorunlarına karşı dayanıklı bir katalizör geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla yaygın bir şekilde kullanılan Vulcan XC-72 karbon karası destek malzemesi yerine aerogel yapıda karbon-silika destek malzemesi kullanılmıştır. Yüksek performansa sahip katalizör sentezlenmesi için NaBH4 ile indirgenme metodu modifiye edilmiştir. Sentez metodunun modifikasyonu ve laboratuar şartlarında farklı kompozisyonlarda hazırlanan aerogel yapıdaki karbon-silika kompozit malzemesi tamamen özgün bir katalizör sentezlenmesini sağlamıştır.Aerogel yapıdaki silikanın yol açtığı yüzey alanı artışı, dayanıklılıkla beraber performansında artmasını sağlamıştır. Sentezlenen katalizörler kullanılarak yakıt hücreleri hazırlanmıştır. Yakıt hücresi hazırlama işlemi optimize edildikten sonra farklı destek malzemesi kullanımının yakıt hücresi performansına ve dayanıklılığına etkisi incelenmiştir. Bu tez çalışmasında TGA, XPS, SEM, TEM, DLS ve BET gibi analitik yöntemler ile malzeme karakterizasyonu, Sıvı Elektrolitte Döngüsel Voltametri gibi yöntemlerle ex-situ analizler ve Yakıt Hücresi Ortamında Döngüsel Voltametri, Performans ve Dayanıklılık Ölçümleri ve Empedans Spektroskopi gibi testlerle de in-situ analizler yapılmıştır.Yapılan analizler ve testler sonrasında sentezlenen katalizörlerden 5 wt% SiO2 içeren destek malzemesi ile sentezlenen ve 45 wt% Platin içeren katalizörler yüksek performans ve dayanıklılık göstermiştir. Beklenildiği üzere bu katalizörler kullanılarak hazırlanan yakıt hücreleri en iyi performansı göstermişlerdir. Yakıt hücrelerine hızlandırılmış dayanıklılık testleri uygulanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, a durable catalyst is developed overlaying the agglomeration and carbon corrosion problems which are commonly seen during long term operations at the catalyst layer of PEM type of fuel cells. A custom made aerogel type carbon-silica composite support material was used instead of commonly used Vulcan XC-72 carbon. The NaBH4 reduction method was modified for high performance catalyst synthesis. The modified synthesis method and use of aerogel type carbon-silica composite prepared in laboratory conditions with varying compositions resulted in a unique catalyst synthesis.The increase on the surface area due to the aerogel structured silica addition improved the performance as well as durability. The effect of different support material use on fuel cell performance and durability was investigated after the fuel cell preparation optimization process. In this study, analytical methods like TGA, XPS, SEM, TEM, DLS and BET was used for material characterization, Cyclic Voltametry in Liquid Environment was used for ex-situ analysis? and Cyclic Voltametry in Fuel Cell Environment, Performance and Durability Measurements and Impedance Spectroscopy Methods were used for in-situ analysis?.After several analysis? and tests the catalyst with 45 wt% Platinum loading synthesized with the support material containing 5 wt% SiO2 show amazing performance and durability. As expected, the fuel cells prepared using these catalysts showed the best performance. Accelerated durability tests were implemented on fuel cells.
Benzer Tezler
- Optimization of cerium-iridium mixed oxides are used as catalyst support in PEM type fuel cells
PEM tipi yakıt hücrelerinde katalizör destek malzemesi olarak kullanılan seryum-iridyum karışık metal oksitlerinin optimizasyonu
SALİH VEZİROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
EnerjiMelikşah ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FURKAN DÜNDAR
- Metal organic framework (MOF) based mixed matrix membranes for Co2 separation: Microporous metal imidazolate framework (MMIF) and strontium-based mofs
Co2 ayırma amaçlı metal organik kafes (MOF) içeren karışık matrisli membranlar: mikrogözenekli metal imidazolat kafes (MMIF) ve stronsiyum esaslı mof yapılar
MAHDI AHMADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE BİRGÜL ERSOLMAZ
- The investigation of the irradiation effect on PMMA/MWCNTs polymer nanocomposites
PMMA/MWCNT polimer nanokompozitler üzerine radyasyon etkisinin incelenmesi
SONGÜL ULAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNükleer Araştırmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN
- Silisyum karbür ve grafen nano plaka (GNP) takviyeli titanyum diborür seramiklerin spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of titanium diborudet ceramics with the additions of silicon carbide and graphene nanoparticles by spark plasma sintering
ÖZNUR KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Bor karbür katkılı PMMA (polimetil metakrilat) polimerkompozitlerin ATRP metodu ile sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of boron carbide additived PMMA (polymethyl methacrylate) polymer composites by ATRP method
DUYGU TULUK TÜRKMANİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CÜNEYT ARSLAN
PROF. DR. NİLGÜN BAYDOĞAN