Geri Dön

Polimer elektrolit membran yakıt hücreleri için polibenzimidazol (pbı) membran üretimi ve geliştirilmesi

Development and production of polybenzimidazole (pbi) membrane for polymer electrolyte membrane fuel cells

  1. Tez No: 386844
  2. Yazar: ÇAĞLA GÜL TOSUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HASAN FERDİ GERÇEL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Polimer Elektrolit Membran, Yakıt Hücresi, Fosforik Asit Yüklü Polibenzimidazol Membran, PEM, PBI, Polymer Electrolyte Membrane, Fuel Cell, Phosphoric Acid Doped Polybenzimidazole Membrane, PEM, PBI
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Anadolu Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 64

Özet

Son yıllarda enerji üretimi sorununa çözüm olarak görülen en önemli alternatiflerden birisi de enerji taşıyıcısı olan ve yanması sonucu sadece su buharının oluştuğu hidrojendir. Yakıt hücreleri hidrojenden etkin biçimde elektrik enerjisi üretiminde kullanılan cihazlardır. Nafion gibi perflorosülfonik asit bazlı membranlar, polimer elektrolit membran (PEM) yakıt hücrelerinde sıklıkla kullanılmaktadırlar. Ancak Nafion membranların 80 oC'den yüksek sıcaklıklarda proton iletkenliklerinin düşmesi ve pahalı olmaları nedeniyle alternatif membran malzemeleri geliştirmeye yönelik yoğun çalışmalar devam etmektedir. Bu çalışmada, çözelti polimerizasyonu yöntemiyle sentezlenen polibenzimidazol (PBI) polimeri kullanılarak 80oC'den yüksek sıcaklıklarda çalışabilen bir polimer elektrolit membran hazırlanmıştır. Sentezlenen polimerin karakterizasyonu 1H-NMR, FTIR ve TGA yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. TGA analiz sonuçları polimerlerin ısıl kararlılığının yüksek olduğunu göstermiştir(~800oC). PBI membranlar çözelti döküm yöntemiyle hazırlanmıştır. Hazırlanan membranlara fosforik asit yüklemesi gerçekleştirilerek fosforik asit yüklü PBI membranlar üretilmiştir. Üretilen membranların tek hücre performansları, standart PEM yakıt hücresi test istasyonunda test edilmiştir. Yapılan testlerde en yüksek güç yoğunlukları 63 μm kalınlığındaki membran ile 80oC'de 163,0 mW/cm2 ve 130 μm kalınlığındaki membran ile 90oC'de 119,7 mW/cm2, 100oC'de 118,5 mW/cm2 ve 110oC'de 139 mW/cm2 olarak ölçülmüştür. Bu değerler fosforik asit katkılı PBI membranın yüksek sıcaklıkta çalışan PEM yakıt hücreleri için umut vaat eden bir membran adayı olduğunu göstermiştir.

Özet (Çeviri)

Recently one of the most important alternatives to be a solution for energy production is hydrogen which is an energy carrier and only yields water when it is burned. Fuel cells are devices which are utilized to produce electrical energy from hydrogen, efficiently. Perflorosulphonic acid based membranes such as Nafion are used frequently in polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cells. However, developing alternative membrane materials oriented intense studies are continued because of decreament in proton conductivity at temperatures higher than 80 oC and high prices of Nafion membranes. In this study, a polymer electrolyte membrane which can work at temperatures higher than 80 oC was prepared using poibenzimidazole (PBI) polymer which was synthesized via solution polymerization method. Characterization of the polymer was carried out by 1H-NMR, FTIR and TGA methods. TGA results showed that polymer has a high thermal stability(~800oC). PBI membranes were prepared via solution casting method. Phosphoric acid doped PBI membranes were produced by doping membranes with phosphoric acid. Single cell performances of the produced membranes were tested in a standart PEM fuel cell test station. The maximum power densities achieved from the tests were 163.0 mW/cm2 at 80°C with the membrane which has a thickness of 63 μm and 119.7 mW/cm2 at 90°C, 118. 5 mW/cm2 at 100°C and 139 mW/cm2 at 110°C with the membrane which has a thickness of 130 μm. These results showed that phosphoric acid doped PBI membranes are promising membrane candidates for high temperature PEM fuel cells.

Benzer Tezler

  1. Production of high temperature core-sheath nanofiber proton exchange membranes via electrospinning method

    Elektrodokuma yöntemi ile yüksek sıcaklık çekirdek-kılıf nanolif proton değişim membranlarının üretilmesi

    SASSAN JAHANGIRI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ELİF ÖZDEN YENİGÜN

  2. Synthesis and characterisation of pbi membranes for HT-PEM fuel cells

    HT-PEM yakıt hücreleri için pbı membran sentezi ve karakterizasyonu

    MEHMET TURAN GÖRÜRYILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Enerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SİBEL ÖZENLER

  3. Proton değişim membranlı yakıt hücreleri için grafen oksit katkılı kompozit elektrolitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    Development and characterization of graphene oxide doped composite electrolytes for proton exchange membrane fuel cells

    ESRA ÇOBAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Kimya MühendisliğiYalova Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MESUT YILMAZOĞLU

  4. Cross-linked polybenzimidazole membranes for high temperature PEM fuel cells

    Yüksek sıcaklık PEM yakıt pilleri için çapraz bağlanmış polybenzimidazol membranlar

    YAĞMUR ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. NECATİ ÖZKAN

    DOÇ. DR. YILSER DEVRİM

  5. Development of non-noble (Co-n/mwcnt) and polybenzimidazole-modified (Pt-pbi/mwcnt) electrocatalysts for high-temperature pem fuel cell applications

    Yüksek sıcaklık pem yakıt hücreleri için düşük maliyetli ve yüksek performanslı (Co-n/mwcnt) ve polibenzimidazol (pbı) ile modifiye edilmiş (Pt-pbı/mwcnt) elektrokatalizörlerin geliştirilmesi

    ENİS OĞUZHAN EREN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NECATİ ÖZKAN