Development of graphene supported catalyst nanoparticles for polymer electrolyte membrane (pem) fuel cells
Polimer elektrolit membranlı yakıt pilleri için grafen destekli nanoparçacık katalizörlerin geliştirilmesi
- Tez No: 420273
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
PEM yakıt pilleri içerisindeki katolizerler genellikle yüksek yüzey alanına, ısıl ve mekanik dayanlıklılığa, ve tercihen yüksek iletkenlikteki toz malzemeler tarafından desteklenmektedir. Çoğunlukla bu amaç için bir karbon siyahı (CB) türevi olan Vulcan®XC-72 kullanılmaktadır. BET yüzey alanı 250 m2.g−1 ve iletkenliği 4-7.4 S.cm-1 olan Vulcan®XC-72, bu amaç için oldukça uygundur. Ancak yapısında bulunan derin çatlaklar sebebiyle ağır yakıt pili koşullarında karbon monoksit (CO) zehirlenmesine neden olmaktadır. Öte yandan grafen, yüksek iletkenlik ve yüzey alanına sahip olmasının yanında iki boyutlu yapısı sayesinde dayanıklı bir yüzey desteği sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, grafen türevlerinin (grafen oksit (GO), ısıl olarak indirgenmiş GO (TRGO) ve grafen levhaları (GNP)) platin (Pt) nanoparçacıklarının elektrokatalitik aktiviteleri ve yakıt pili performansı üzerindeki etkileri, çeşitli Pt indirgeme methodlarının (askorbik asit, etilen glikol geriakımı, sodium borhidrür indirgemesi) kullanımı ile birlikte değerlendirilmiştir. Sentezlenen malzemeler XRD, Raman, FTIR, TEM, SEM, Cyclic Voltammetry (CV), BET Yüzey Alanı Analizi, XPS ve yakıt pili performans testi yapılarak incelenmiştir. Sırasıyla, etilen glikol yöntemi ve grafen oksit en etkili indirgeme metodu ve en iyi katalizör desteği olarak belirlenmiştir. Daha sonra, etilen glikol methodu Vulcan®XC-72 üzerine Pt indirgemesi amacıyla da kullanılmıştır. Sonuçlar ticari Pt/Vulcan®XC-72 ve sentezlenen Pt/ Vulcan®XC-72 ile kıyaslanarak yorumlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Catalyst nanoparticles inside PEM fuel cells are generally supported with a powdered material which has a high surface area, high mechanical and thermal stability, and preferably high conductivity. Vulcan®XC-72 which is a type of carbon black (CB) is the most conventional material that is used as catalyst support. It has a BET specific surface area of 250 m2.g−1 and conductivity of 4-7.4 S.cm-1. The usage of CB in fuel cells is beneficial in terms of this tempting features, however, the lack of tolerance to carbon monoxide (CO) poisoning due to the presence of deep cracks in its structure creates a great problem inside a harsh fuel cell environment. Graphene, on the other hand, provides a large surface area and high conductivity while providing a large and stable surface support as a result of its two dimensional structure. In this thesis study, the influence of using graphene derivatives (graphene oxide (GO), thermally reduced GO (TRGO) and graphene nanoplatelets(GNP)) as catalyst support materials to the catalytic activity of platinum (Pt) nanoparticles and fuel cell performance was evaluated in combination with the utilization of various platinum impregnation methods (ascorbic acid, ethylene glycol reflux, sodium borohydride reduction). The synthesized materials were characterized by using XRD, Raman, FTIR, TEM, SEM, Cyclic Voltammetry (CV), BET Surface Area Analysis, XPS and Fuel Cell Performance Test. Ethylene glycol method and GO were determined to be the most effective impregnation method and the best catalyst support candidate respectively. Ethylene glycol reflux was further applied to impregnate Pt on Vulcan®XC-72.The results were compared with commercial Vulcan®XC-72 supported Pt nanoparticles and synthesized Pt/ Vulcan®XC-72.
Benzer Tezler
- Platinum nanoparticles supported with graphene nanoplatelets and hybrid carbon materials designed as electrocatalysts for PEM fuel cells
PEM yakıt hücreleri için elektrokatalizör olarak dizayn edilmiş grafen nanoplatelet ve hibrit karbon malzemeleri ile desteklenen platin nanoparçacıkları
ECE ARICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
EnerjiSabancı ÜniversitesiDOÇ. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
YRD. DOÇ. DR. ŞÖLEN KINAYYİĞİT GARANLI
- Yerinde H2O2 sentezi ile fenton-benzeri reaksiyonlar için heterojen katalizör geliştirilmesi
Development of heterogenous catalysis for fenton-like reactions with in situ H2O2 synthesis
MEMDUHA ERGÜT
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYLA ÖZER
- Ruthenium(0) nanoparticles supported on graphene: Preparation, characterization and catalytic use in hydrogen generation from hydrolysis of ammonia borane
Grafen üzerinde desteklendirilmiş rutenyum(0) nanoparçacıkları: Hazırlanması, karakterizasyonu ve amonyak boran hidrolizinden hidrojen üretiminde katalitik olarak kullanılması
FATMA ASİYE ACAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİM ÖZKAR
- Development of metal & metal oxides decorated graphene-based electrode materials for next generation Li-ion and Li-O2 batteries
Yeni nesil Li-iyon ve Li-O2 pilleri için metal ve metal oksit dekore edilmiş grafen esaslı elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
ADNAN TAŞDEMİR
Doktora
İngilizce
2020
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiPROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP YÜRÜM
- Ferrosen türevleri ile fonksiyonelleştirilmiş grafen bileşiklerinin sentezi karakterizasyonu ve düşük sıcaklıklar da H2O2 aktivasyonunun incelenmesi
Synthesis characterization of graphene compounds functionalized with ferrocene derivatives and investigation of H2O2 activation at low temperatures
FATİH ÇEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN CEYHAN