Development of self-humidifying nano-composite membrane for polymer electrolyte membrane fuel cell
Kendiliğinden-nemli nano-kompozit membranın polimer elektrolit yakıt hücresi için geliştirilmesi
- Tez No: 416357
- Danışmanlar: PROF. DR. NECATİ ÖZKAN, YRD. DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, yüksek sıcaklıklarda ve düşük nemlilikte çalışabilen kendiliğinden nemlenebilen nano-kompozit membran elektrot bileşkesinin (MEB) Polimer Elektrolit Membran Yakıt Hücresi (PEMYH) için geliştirilmesi hedeflenmiştir. Nano-kompozit membranlar, nano boyutta toz haldeki silika (SiO2) parçacıklarının (~20 nm) ticari ismi Nafion (Perfluoro Sulfonic Acid/PFSA) olarak adlandırılan polimere eklenmesiyle hazırlanmıştır. Bu şekilde polimer ve SiO2 parçacıkları arasında yüksek özellikli etkileşim yüzeyi elde edilmiştir öyle ki kimyasal olarak polimer membranın içinde bulunan suyun dehidrasyonu yüksek sıcaklıklarda engellenebilmiştir. İki farklı hazırlama tekniğinin (ultra-sonik banyo ve prob) yardımıyla, membranların karakterizasyonu TGA, XRD, SEM analizleri, proton iletkenlik ölçümleri, su tutma ve mekanik çekme testleri ile yapılmıştır. Nano-boyutta SiO2 partiküllerin düzensiz dağılımının önüne geçmek için yüzey uyum (dispersiyon) ajanları da (Pluronic L64® ve PG – eklenen SiO2'nin % 3 ağırlığı kadar) polimer matriksine dâhil edilmiştir. Ek olarak, aynı inorganik dolgu (SiO2), anot tarafında katalizör tabakasına muamele edilmiştir öyle ki SiO2 bazlı kompozit membranlarda bir araya getirilmiş ve 5 tabakalı MEB'ler elde edilmiştir. Aktif elektrot alanı 5 cm2 olan MEB'lerin performansları, tek hücreli PEMFC test istasyonunda 65-80oC çalışma sıcaklıklarında karşılaştırmalı olarak saf hidrojen gazı ve sıkıştırılmış kuru hava kullanılarak belirlenmiştir. Anot katalizör tabakasında SiO2 eklenmiş kendiliğinden nemli kompozit membranların polarizasyon eğrileri, göreceli olarak iyi performans göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Low humidity self-humidifying nano-composite membrane electrode assemblies (MEA) were developed for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) working at elevated temperatures. The nano-composite membranes were prepared by adding nano-sized silica particles (SiO2) or inorganic fillers with a size of approximately 20 nm to a polymeric material which is commercially named as Nafion (Perfluoro Sulfonic Acid/PFSA). The particle content of the nano-composite membranes were between 2.5 – 10 wt. %. In this manner, highly specific interaction surfaces were obtained between the polymer and added SiO2 particles, so that dehydration in the assemblies can be prevented at elevated temperatures due to the chemically available water in the polymeric membrane. The composite membranes were prepared using both an ultrasonic probe and an ultrasonic bath, and the prepared composite membranes were characterized using thermal gravimetric analysis (TGA), x-ray diffraction technique (XRD), scanning electron microscopy (SEM), proton conductivity, water uptake, and mechanical testing measurements. Pluronic L64® and PEG were used as the surface compatibility (dispersing) agents, and they were incorporated into the polymer matrix containing 3 wt. % SiO2 to prevent uneven distribution of the nanosized SiO2 particles. Additionally, the same inorganic filler (SiO2 – 0.3 wt. % of catalyst solution) was also applied into the anode side catalyst layer, which was combined with the SiO2 based composite membranes, and five layers MEAs were attained. Performances of the PEMFC composite membranes having 5 cm2 active electrode areas were determined using a single PEMFC test station using pure hydrogen gas and compressed dry air in order to determine the influence of working temperatures ranging from 65 to 80oC. The polarization curves of the membranes showed that the performance of the self-humidifying composite membranes containing SiO2 at the anode side catalyst layer was better.
Benzer Tezler
- Development of self-actuator and activatable fluorophore
Kendinden aktifleşebilir terapötik ajanın ve aktifleştirilebilir floroforun geliştirilmesi
NAİME DEMİROK
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoteknolojiKonya Gıda ve Tarım ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜNDÜS ERBAŞ ÇAKMAK
- Development of self-healing, stretchable and wearable thermoelectric generators
Kendi kendini onarabilen, esnek ve giyilebilir termoelektrik jeneratörlerin geliştirilmesi
FATMANUR KOCAMAN KABİL
Doktora
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. AHMET YAVUZ ORAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN AYDEMİR
- Development of self-assembled peptide hydrogels containing bioactive motifs
Biyoaktif motifler içeren kendiliğinden düzenlenen peptit hidrojellerin geliştirilmesi
BURCU SIRMA TARIM
Doktora
İngilizce
2025
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYBEN TOP
- Development of a self-healing asphalt mixture through the use of encapsulated healing agents
İyileştirici maddeler içeren kapsüller kullanılarak kendini onarabilen bitümlü sıcak karışımların geliştirilmesi
ERKUT YALÇIN
Doktora
İngilizce
2018
İnşaat MühendisliğiFırat Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET YILMAZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALVARO GARCIA HERNANDEZ
- Development of nanopatterns on self assembled monolayer (SAM) organic films using scanning probe microscope (SPM) nanolithography techique
Kendinden bağlanan tek katmanlı organik filmler üzerinde (SAM) nanolithografi tekniği kullanılarak nanodesenlerin geliştirilmesi
SEMRA GÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH OKUR
DOÇ. DR. METİN TANOĞLU