Pt ve Sn bazlı ikili ve üçlü nano boyutta elektrokatalizörlerin PEM yakıt hücrelerinde oksijenin indirenmesi için incelenmesi
Investigation of oxygen reduction on Pt and Sn based binary and ternary electrocatalysts in PEM fuel cells
- Tez No: 333074
- Danışmanlar: PROF. DR. FİGEN KADIRGAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Oksijenin indirgenmesi reaksiyonu, Pt Sn bazlı katot elektrokatalizörleri, PEM yakıt hücresi, Oxygen reduction reaction, Pt Sn based cathode electrocatalysts, PEM fuel cell
- Yıl: 2011
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enerji Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Proton değişim membranlı yakıt hücreleri (PEMFC) ve doğrudan etanollü yakıt hücreleri (DEFC) düşük güç uygulamalarında çeşitli yakıtların kullanılabilirliği açısından gelecek vaadeden elektrokimyasal cihazlardır. Yakıt hücrelerinin temiz enerji üretim sistemleri olmasının yanı sıra katalizörlerin maliyeti ve aktiviteleri de büyük ölçüde önem kazanmaktadır. Katot katalizörü olarak daha çok soy metaller (Pt, Pd, Ru vb.) geçiş metalleri ile (Cr, Fe, Co, Ni vb.) alaşım yapılır.Bu tezin amacı da yakıt hücrelerinde en çok kullanımına rastlanan Pt soy metalini farklı metallerle alaşım yaparak alternatif katalizörler üretirken, aktiviteyi artırıp aynı zamanda maliyetleri de düşürmektir. Hedeflenen, literatürde fazla rastlanmayan Sn bazlı katot katalizörlerinin geliştirilmesidir. Geniş uygulamasına rastlanan Poliol sentez metodu, mikrodalga ile desteklenerek katalizörlerin sentezlerinin yapılması 10 nm'nin altında parçacık boyutları elde edilmesine elverişli olduğundan tercih edilmektedir. Sentezlenen Sn bazlı katalizörlerin boyutları TEM ve XRD analizleri neticesinde ortalama olarak 4 nm civarında görülmüştür. Kafes parametrelerindeki kaymalar da alaşım olabilme ihtimalini artırmaktadır. TGA analizleri ile katalizörlerdeki metal miktarlarının tayini yapılmıştır.Oksijenin indirgenmesi reaksiyonunda PtSn/C katalizörünün Pt/C katalizöründen daha yüksek aktivite göstermesinin neticesinde üç metal içeren Pt bazlı katalizörlerin davranışları incelenmiştir. Ni veya Co eklenerek oluşturulan üçlü elektrokatalizörlerin daha da yüksek akım yoğunluklarına ulaştığı görülmüştür.Etanolle çalışan yakıt hücrelerinde crossover olarak adlandırılan, anottan membran yolu ile katota alkol geçme riski vardır. Bu olasılık göz önünde bulundurularak alkol içerisinde katalizörlerin davranışları incelenmiş ve Pt/C katalizörü hariç Sn bazlı katalizörlerin alkol ortamında etanolün oksidasyonu için yüksek aktivite gösterdiği görülmüştür, yani Sn bazlı katalizörler düşük toleranslıdır.
Özet (Çeviri)
The proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) and the direct ethanol fuel cells (DEFC) are promising electrochemical equipments for low power applications in terms of the usage of various fuels. Besides producing clean energy via fuel cells the costs and activations of catalysts have a great importance. Mostly noble metals (Pt, Pd, Ru etc.) are alloyed with transition metals (Cr, Fe, Co, Ni etc.) as cathode catalysts.The aim of this thesis is to enhance the electrocatalytic activities and lowering costs as producing alternative catalysts by alloying Pt noble metal with different metals. The objective is to develop Sn based cathode catalysts which are not found in the literature. Poliol synthesis method has great applications. Microwave assisted poliol synthesis is suitable to obtain particle size smaller than 10 nm. The synthesized Sn based catalysts have averagely 4 nm particle size as a result of TEM and XRD analysis. The lattice parameter changes increase the possibility of alloy form. Total metal loadings of the catalysts were analysed with TGA.As a result of higher activity of PtSn/C catalysts than Pt/C in oxygen reduction reaction, the behaviour of ternary catalysts are investigated. Addition of a third metal as Ni or Co caused higher current densities.In ethanol fuel cells there is a risk of alcohol crossover from anode side to cathode side via membrane way. Behaviours of catalysts are investigated considering this possibility. Except Pt/C, Sn based catalysts showed higher activity for ethanol oxidation so Sn based catalysts have low alcohol tolerance.
Benzer Tezler
- Nano boyutlu modifiye katalizörler üzerinde alkollerin elektrooksidasyonu
Electrooxidation of alcohols on nanosized modified catalysts
MÜGE CİVELEKOĞLU ODABAŞ
- Geological, geochemical investigation and subsurface modeling of porphyry copper-molybdenum deposit in Tepeoba-Havran, Balikesir (NW Turkey)
Tepeoba-Havran, Balıkesir'in porfir bakır-molibden yatağının jeoloji, jeokimya ve yer altı modelleme incelenmesi
TORKAN TAHERI BONAB
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KUMRAL
- A study on co-free hydrogen production and adsorbent design for selective carbon dioxide removal
Karbon monoksit içermeyen hidrojen üretimi ve seçimli karbon dioksit giderimi için adsorban tasarımı üzerine bir çalışma
MELEK SELCEN BAŞAR
Doktora
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- Design and development of catalysts and adsorbents for COX free H2 production
COX?ten arındırılmış H2 üretimine yönelik katalizör ve adsorbanların tasarımı ve geliştirilmesi
BURCU SELEN ÇAĞLAYAN
Doktora
İngilizce
2011
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
- An Investigation on the properties of Pt-based active sites for carbon monoxide oxidation by utilizing computational QM methods
Karbon monoksit oksidasyonunda aktif Pt-bazlı merkezlerin özelliklerinin kuantum mekaniksel metodlar yoluyla incelenmesi
MİNE AYŞE GÜLMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET ERHAN AKSOYLU
