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: 106
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
- Kendiliğinden tek tabaka oluşumuna dayalı enzim temelli biyosensör sistemleri geliştirilmesi
Development of enzyme biosensor systems based on self-assembled monolayer
EMİNE YORGANCI
- Kendinden kanatlı (finli) ve türbülatörlü turbo fin boru sisteminin geliştirilmesi
Development of self winged (finned) and with turbulance turbofin pipe system
GÖKHAN BOZKULA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiNamık Kemal ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR OSMAN YILMAZ
- Kendi-kendini onaran karbon elyaf takviyeli polimer matrisli kompozit geliştirilmesi
Development of self-healing carbon fiber reinforced polymer matrix composite
GÖKÇENUR İŞLEK
Doktora
Türkçe
2022
KimyaBursa Teknik ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Kendi kendini onarabilen termoset polimer matrisli kompozitler geliştirilmesi
Development of self-healing thermoset polymer matrix composites
NOUR JOBRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Titanyum dioksit nano partiküller ile kendini temizleyen ekolojik tekstil yüzeylerinin geliştirilmesi
Development of self-cleaning ecological textile surface by titanium dioxide nanoparticles
ŞEYMA MERCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Çevre Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN SELÇUK
DOÇ. DR. SEMA PALAMUTCU