Development and investigation of slurry electrodes, novel materials and membranes for tubular vanadium redox batteries
Tübüler vanadyum redoks akiş bataryalari i̇çi̇n bulamaç elektrot, yeni̇ materyal ve membranlarin araştirma ve geli̇şti̇rmesi̇
- Tez No: 387353
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET RIFAT ÖZDURAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Energy, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Enerji, insanlığın modern yaşamı için gerekliliğini korumaktadır. En temel kullanılan enerji türü elektrik enerjisidir. Elektrik enerjisi günlük yaşam gereksinimlerinin artmasından dolayı yeni zorluklarla karşılaşmaktadır. Elektrik enerjisi kendi formunda depolanamadığı için, enerji depolama sistemleri uygulamaları, hali hazırda bulunan elektrik dağıtım ağının kalitesi ve stabilitesinin geliştirilmesi adına gereklidir. Enerji depolama sistemleri arasında elektrokimyasal enerji depolama sistemleri kullanım alanların göre önemli bir yer kaplamaktadırlar. Bu çalışmada Vanadyum Redoks Akışlı Bataryalar incelenecektir. Genellikle Nafion membranlar bu tarz bataryalarda kullanılmaktadırlar. Nafion membranların yüksek maliyetleri ve düşük H+/V iyon seçicilikleri dolayısıyla, Sülfonize Poli-Eter-Eter-Keton (SPEEK) membranlar üretilmiştir. Bu polimerin daha düşük maliyete ve daha yüksek seçiciliğe sahip olması, Nafion membranlardan daha uygun bir malzeme olmasını sağlamaktadırlar. Ek olarak SPEEK polimerinin mekanik dayanımını artırıp daha da fazla seçicilik katmak için Polianilin (PANI) polimeri eklenip, karışım membranlar oluşturulmuştur. Karakterizasyon sonuçları karşılaştırıldığında önemli performans gelişimi olduğu gözlemlenmiştir. Vanadyum RFB tasarlanmış ve ayrı ayrı membranların batarya performansları incelenmiştir. Enerji, coulombic ve voltaj verimliliği gibi batarya performans değerleri optimum düzeylerde bulunmuştur (>90 %). Bu çalışmanın ikinci kısmında ise, düzlemsel RFB'lerin güç yoğunluklarının artırılabilmesi için tübüler modül geliştirilmesi planlanmıştır. Farklı Membran Elektrot Montajlar (MEA) uygulandıktan sonra titanyum makro gözenekli tüp ve grafit tüp tübüler RFB sistemine uygun bulunmuştur. Ardından bulamaç elektrot sisteme dahil edilerek, elektrot ve elektrolit yüzey alanının artırılması hedeflenmiştir. Tübüler RFB öncelikle bulamaçsız, daha sonra ise hacimsel olarak %5 ve %10 olmak üzere üç defa şarj ve deşarj döngüsüne sokulmuştur. Bu döngüler sonucunda akım yoğunluğunda yükselme gözlemlenmiştir. Grafit elektrot yardımıyla tübüler RFB'de temas yüzeyi arttırılıp, daha güçlü bir elektrik akımı sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The energy is essential for human modern life. Since the electrical energy cannot be stored as its own form, applications of the energy storage systems are necessary. Among the energy storage systems, electrochemical systems play a major role, depending on their common usage areas. During this study Vanadium Redox Flow Batteries will be investigated. Nafion type membranes are mostly being used as separator. Due to the high cost and low H+/V selectivity of Nafion, sulfonated poly-ether-ether-ketone (SPEEK) membranes were produced. SPEEK has lower costs and higher selectivity between H+/V ions which makes it more suitable than Nafion type membranes. In order to increase selectivity and mechanical stability of SPEEK membranes, polyaniline (PANI) was mixed with SPEEK. Significant performance improvements were obtained with SPEEK membranes when compared to the commercialized Nafion membranes. Battery performance values, such as energy, coulombic and voltage efficiencies were obtained around 90 % which might be acceptable as optimum values. A tubular Vanadium RFB was build in order to develop the power density of the planar RFBs. Titanium macroporous tubes and graphite tubes were decided as a suitable assembly for Vanadium RFB. The current density of tubular battery was found to be lower than planar RFB's. Slurry electrode was introduced into this tubular RFB to increase the contact area between electrode and electrolyte. Activated carbon and graphite powder were used as slurry electrodes. Slurry electrodes were mixed in different ratios with the electrolyte solution. Significant current density increase was obtained by the addition of slurry electrodes.
Benzer Tezler
- Strategies to improve the cathode performance for MnO2/Zn and nimh batteries
MnO2/Zn ve nimh bataryalar için katot geliştirme stratejileri
NECDET ÖZGÜR DARICIOĞLU
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUR ÖZTÜRK
- Hidrofilik etkileşim kromatografisi için polimerik mikroküre formunda sabit fazların geliştirilmesi ve mikro-sıvı kromatografisi sisteminde performanslarının incelenmesi
The development of stationary media in the form of polymeric microspheres for hydrophilic interaction chromatography and the investigation of their performance in micro-liquid chromatography
MÜRÜVVET BEGÜM ÖZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. S. ALİ TUNCEL
YRD. DOÇ. DR. ERDAL UĞUZDOĞAN
- Investigation of fatigue and durability properties of concrete containing recycled concrete aggregate
Geri dönüşümlü agregadan üretilmiş betonların yorulma ve durabilite özelliklerinin incelenmesi
AHMET ONUR PEHLİVAN
Doktora
İngilizce
2018
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTURAN
- Linyit ve ayçiçek yağının birlikte pirolizi
Başlık çevirisi yok
SAİT TAŞÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. TUNCER ERCİYES
- AlSi9Cu3 alaşımından yüksek basınçlı döküm yöntemiyle üretilen parçanın yarı katı döküm yöntemleriyle üretilebilirliğinin araştırılması
Investigation of the productability of the AlSi9Cu3 alloy part produced by high-pressure casting method using semi-solid casting methods
FERHAT AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURŞEN SAKLAKOĞLU