Yüksek sıcaklık PEM yakıt hücrelerinde metal bipolar tabakanın korozyon direncinin geliştirilmesi
Improving corrosion resistance of the metal bipolar plates at high temperature proton exchange membrane(PEM) fuel cells
- Tez No: 341397
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ ATA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: HTPEM, Metal Bipolar Tabaka, Korozyon, HTPEM, Metal Bipolar Plate, Corrosion
- Yıl: 2013
- 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: 123
Özet
Hidrojenle çalışan Polimer Elektrolit Membranlı(PEM) yakıt pilleri, güvenli ve temiz enerji çevrim araçları olarak kabul görmektedir. Ancak, CO toleranslarının çok düşük olması nedeniyle, kullanılan reforme gazlarının enerji yoğun işlemler ile saflaştırılmaları gerekmektedir. Bu nedenle, araştırmacılar yüksek sıcaklıkta çalışmaları nedeniyle CO toleransı oldukça yüksek olan Yüksek Sıcaklık Polimer Elektrolit Membranlı(HTPEM) yakıt pillerine odaklanmıştır. HTPEM yakıt pillerinde maliyetin ve ağırlığın büyük bir kısmını bipolar plakalar oluşturmaktadır. Metal bipolar plakalar, seri üretim olanağı, düşük gaz geçirgenliği ve yüksek sıcaklıkta mekanik dayanım sağlayabilmekte ancak yüksek elektriksel iletkenliğinin korunabilmesi için metalin korozyonunun azaltılması gerekmektedir. Bu çalışmada metal bipolar plakaların korozyon direncinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Taban metal olarak seçilen yumuşak demir, 304 ve 316 kalite çelikler üzerine CrN, TiN ve AlTiN kaplamalar Fiziksel Buhar Biriktirme(PVD) yöntemiyle, nikel ise elektrokimyasal yöntemle kaplanmıştır. Kaplamaların oluşumu X-Işını Difraksiyonu(XRD) ile doğrulanmış ve bileşimleri Enerji Ayırıcı X-ışını Spektroskopisi(EDAX) ile belirlenmiştir. Kaplama kalınlıkları Taramalı Elektron Mikroskobu(SEM) görüntüleri alınarak ölçülmüş, kaplama yüzeyinde oluşabilecek mikroçatlaklar optik mikroskop görüntüleriyle incelenmiştir. Numunelerin korozyon hızları HTPEM korozyon ortamına benzer koşullarda tafel ekstrapolasyon yöntemi kullanılarak tespit edilmiş ve uygulanan kaplamaların korozyon dirençlerini geliştirdiği belirlenmiştir. Korozif ortama maruz bırakılan numunelerin elektriksel iletkenlikleri ölçülmüş ve kaplama uygulanan numunelerin elektriksel iletkenliklerindeki düşüşün daha az olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Hydrogen-operating PEM fuel cells are acknowledged as safe and clean energy converters. However, due to their low CO tolerances, reformate gases used should be raffinated by high energy applications. Hence, researchers have focused on High Temperature PEM(HTPEM) fuel cells which have high CO tolerance due to the high operating temperatures. Bipolar plates constitute a considerable part of the weight and cost of HTPEM fuel cells. Though metal bipolar plates can provide means for mass production, low gas permeability, and mechanical resistance at high temperatures, the corrosion of metal surfaces should be reduced to sustain high electrical condactivity. In this work, we aim at improving the corrosion resistance of metal bipolar plates. Among the selected base metals, soft iron, 304 and 316 quality steel alloys have been coated with CrN, TiN and AlTiN by Physical Vapor Deposition(PVD), while nickel has been coated by electrochemical coating. The existences of coatings have been verified by X-Ray Diffraction(XRD), their compounds have been analysed by Energy Dispersive X-ray spectroscopy(EDAX). The thickness of coatings have been measured by visualisation via Scanning Electron Microscope(SEM), and the micro cracks, which might be formed on coating, have been observed via optical microscope. The corrosion rates of samples have been detected by the tafel extrapolation method subject to conditions similar to HTPEM environment, and it has been deduced that the applied coatings improve corrosion resistance. Electrical conductivity of materials have been measured after exposition to corrosion, and it has been observed that the coated samples suffer less reduction in conductivity.
Benzer Tezler
- Design,manufacturing and testing of high temperature PEM fuel cell stack
Yüksek sıcaklık PEM yakıt hücresi yığını tasarımı, üretimi ve testleri
YAĞMUR BUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
EnerjiAtılım Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Proton conductive polymer/metal organic framework composi̇te membranes
Proton iletken polimer/metal organik kafes yapılar içeren kompozit membranlar
MUSTAFA ERKARTAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
EnerjiAbdullah Gül ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÜNAL ŞEN
- Synthesis of proton exchange membrane by atrp and iniferter methods
Atrp ve iniferter yolu ile iyonik iletkenliğe sahip polimer sentezi
CÜNEYT ERDİNÇ TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR
- Influence of boron nitride addition on the performance of high temperature PEM fuel cell based on polybenzimidazole membrane
Polibenzimidazole temelli yüksek sıcaklık PEM yakıt hücresinin performansına bor nitrit ilavesinin etkisi
DEDAR EMAD HUSSIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiAtılım ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ASSOC. DR. YILSER DEVRİM
- Poly(vinylidene fluoride) based graft copolymer
Poliviniliden florür temelli aşı kopolimeri
AHMET YASİR DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR