Pem yakıt hücresi katotunda kullanılmak üzere platinin ikili alaşımlarının farklı yöntemlerle sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Characterization and investigation of electocatalytical properties of different methods synthesis, platinum binary catalysts in order to be used at the cathode of a pem fuel cell
- Tez No: 303506
- Danışmanlar: PROF. DR. F.ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Kimya Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Chemistry, Chemical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Yakıt hücreleri kimyasal enerjinin yüksek verimde kullanılabilir elektrik enerjisine dönüşümünü sağlayan cihazlardır. Birçok farklı tipe sahip olan yakıt hücrelerinin en çok tercih edileni PEM (polimer elektrolit membran) yakıt hücresidir. Bir çok avantajından dolayı önümüzdeki yıllarda fosil yakıtlara alternatif enerji kaynağı olarak kullanılabilir en uygun adaydır. PEM yakıt hücresinin ticari yaygınlık kazanmasının önünde duran en büyük engel pahalı platin bazlı elektrokatalizörlerin kullanımını gerektirmesidir. Ayrıca, hücreden alınan verimi önemli ölçüde düşüren katottaki oksijenin indirgenmesi reaksiyonunun yüksek hızda ve dönüşümde gerçekleştirmenin zorluğudur.Bu çalışmada, PEM yakıt hücresi anodundaki OİR reaksiyonunun elektrokatalizinde kullanılabilecek ucuz ve etkin katalizörlerin sentezlenmesi amaçlanmıştır.Katalizörler, platinin Ag, Cu ve Fe geçiş metalleri ile oluşturduğu katalizörlerin, karbon destek üzerinde, sodyum bor hidrür ile indirgeme normal karıştırıcı ve sodyum bor hidrür ile indirgeme ultrasonik karıştırıcı yöntemleri ile hazırlanmıştır. XRD ve döngülü voltametri yöntemleri ile karakterize edilmiştir.İlk aşamada Pt-Fe/C 6:1 katalizörü hazırlanmıştır. Partikül boyutu mekanik karıştırma yöntemi ile emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörde 2,52 nm bulunurken ultrasonik karıştırma yöntemi ile emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörde 1,78 nm bulunmuştur. CV sonucunda ultrasonik karıştırıcı katalizöründe elektroaktif yüzey alanı 2.5 katı daha yüksek çıkmıştır. PtFe/C-61 katalizörünün sonokimyasal sentez yöntemi kullanılarak hazırlanan katalizörün XRD sonucunda amorf yapı elde edilmiştir. İkinci aşamada mekanik karıştırma yöntemi ile emdirme yöntemi ve ultrasonik karıştırma yöntemi ile emdirme yöntemi kullanılarak toplam 18 katalizör hazırlanmıştır. Partikül boyutu 1,78 ile 6,78 nm arasında hesaplanmıştır.XRD ve CV incelemeleri sonucunda partikül boyutu; 2,58 nm, pikin altında kalan yük miktarı; 2,894 mC, elektroaktif yüzey alanı; 476,85 cm2/mg, kütle aktivitesi; 256,60 mA/mgPt ve özgül aktivitesi; 0,538 mA/cm2 olan ultrasonik karıştırma yöntemi ile emdirme yöntemi ile hazırlanan PtCu/C-11 katalizörü platinin yerine kullanılabilir bulunmuştur.
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. One of the major problems in front of the commercialization of PEM fuel cell is that they need the use of very expensive platinum based electrocatalysts. Furthermore, the voltage produced by PEM fuel cell is limited by the low kinetic rate of the oxygen reduction reaction (ORR) occuring at the cathode.In this study, it was aimed to develop cheap and active catalysts that can be used in the electrocatalysis of the ORR reaction at the cathode of the PEM fuel cell.The catalysts were prepared by depositing the catalysts of platinum with the transition metals; Ag, Cu and Fe on carbon support by wet impregnation reduction (sodium bor hydrate with standart mixer) and (sodium bor hydrate with ultrasonic mixer) .In first stage, Pt-Fe/C 6:1 catalyst was prepared. Particul sizes were found 2,52 nm with ultrasonic mixer and 1,78 nm with standart mixer. CV results were found 2.5 times better than standart mixer. But, cyristal shape of ultrasonic mixer using catalyst found amorphe. In second stage, totally 18 catalyst prepared with two methods. Particule sizes were calculated between 1,78 and 6,78 nm.XRD and CV analyzed particule size; 2,58 nm ve amount of load; 2,894 mC, electroactive surface area; 476,85 cm2/mg, mass activity; 256,60 mA/mgPt, spesific activity; 0,538 mA/cm2 best result found in PtCu/C-11 with ultrasonic mixer catalyst.
Benzer Tezler
- Pem yakıt hücresi katodunda kullanılmak üzere farklı karbon türü destekli platinin ikili ve üçlü katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of synthesis, characteristics and electrocatalytic properties of different carbon type-supplied platinum binary and third catalysts using the cathode of a pem fuel cell
ECE HACIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİLİZ DEREKAYA
- 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
2008
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. F. ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Anyon değişim membran yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere katot katalizörlerinin sentezi ve aktivitesinin belirlenmesi
Synthesis and determination of the activity of cathode catalysts for use in anion exchange membrane fuel cells
ALI TAMBWE AMIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÇİĞDEM GÜLDÜR
ÖĞR. GÖR. SİLVER GÜNEŞ
- PEM yakıt hücresi katotunda oksijen indirgenme reaksiyonu hızının geliştirilmesi ve mekanizmasının incelenmesi
Improving the rate of oxygen reduction reaction at the cathode of PEM fuel cell and investigation of its mechanism
SİLVER GÜNEŞ
Doktora
Türkçe
2015
EnerjiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÇİĞDEM GÜLDÜR
- 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
2012
Çevre MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ANATOLİ DİMOGLO