Characterization and diagnostic techniques for optimization of water management of proton exchange membrane fuel cell
Polimer değişim zarlı yakıt pilinde su yönetiminin tanılama ve karakterizasyon teknikleri ile optimizasyonu
- Tez No: 442020
- Danışmanlar: PROF. DR. İNCİ EROĞLU, YRD. DOÇ. BERKER FIÇICILAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 283
Özet
Polimer elektrolit membranlı (PEM) yakıt pilleri, düşük sıcaklıkta çalışabilmesi, yüksek güç yoğunluğu elde edilebilmesi, basit olması, kolay kullanımı ve sessiz çalışmasından dolayı ulaşımda, yerleşik hayatta ve taşınabilir cihazlarda kullanım için en çok umut vadeden yakıt pilidir. Uzun süre dayanaklılık ve yüksek performans için PEM yakıt pilinin her bir bileşeninde etkili bir su yönetimi sağlamak esastır. Bu çalışma, katalizör tabakasındaki fazla suyun atılmasının kolaylaştırılması için bir su yönetim stratejisinin geliştirilmesine duyulan ihtiyaçtan yola çıkarak gerçekleştirilmiştir. Bu tez kapsamında yedi ayrı parametre çalışıldı. Ticari katalizör içerisindeki Pt yüklemesinin, katalizör tabakalarındaki Pt yüklemesinin, katalizör tabakalarında hidrofobik nanoparçacık içerme durumuna göre değişen MEA yapısının, farklı hidrofobik nanoparçacıkların , katot tarafında oksitleyici gaz olarak O2/havanın etkisi incelenmiştir. Bu çalışmanın ilk bölümünde, kütlece % 20 Pt içeren ticari katalizör ile hazırlanmış katalizör tabakasına, iki basamaklı katalizör hazırlama yöntemi ile Politetrafuloroetilen (PTFE) eklenmiştir; ikinci ve üçüncü bölümde ise, kütlece % 70 Pt içeren ticari katalizör ile hazırlanmış katalizör tabakasına, Politetrafuloroetilen (PTFE), florlanmış etilen propilen (FEP), poli (tetrafloroetilen-co-perfloropropil vinil eter) (PFA) eklenmiştir. Ticari katalizördeki Pt yüzdesinin artması hücre performansını arttırmıştır. Düşük Pt yüklü ticari katalizör ile hazırlanmış hidrofobik nanoparçacık içeren kataliözr tabakaları hücre performansını yüksek akım yoğunluğunda arttırmıştır. Bu iyileştirilmiş su yönetimini olduğunu gösterir. Katalizör tabakalarında oluşturulan hidrofobik kanallar 2 fazlı akışı sağlamıştır. Yüksek hava akış hızı katot tarafındaki gaz difüzyon tabakasında su birikmesin engel olmuştur.
Özet (Çeviri)
Polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) is the most promising candidate for transportation, stationary, and portable applications due to low operating temperature, high power density, simple, and modular construction, and quiet operation. For enhanced performance and durability, providing efficient water management in each component of the PEM fuel cell is essential. This study is motivated by the need to develop a water management strategy that facilitates excess water removal from catalyst layer (CL). Seven different parameters were studied on the scope of this dissertation. The effect of Pt percentage in the commercial catalyst; Pt loading of catalyst layers; membrane electrode assembly (MEA) configurations altering with hydrophobic nanoparticle inclusion in catalyst layers; various hydrophobic nanoparticles; O2/air as an oxidant in the cathode side was investigated. In the first part, Polytetrafluoroethylene (PTFE) was added to the CL prepared with a commercial catalyst including 20 wt % Pt; in the second and third part, polytetrafluoroethylene (PTFE), fluorinated ethylene propylene (FEP), poly (tetrafluoroethylene-co-perfluoro propyl vinyl ether) (PFA) were added to catalyst layer prepared with a commercial catalyst including 70 wt. % Pt. The increase in the Pt percentage of commercial catalyst improves the cell performance. Hydrophobic nanoparticles in the catalyst layers prepared with 20 wt. % Pt/C, enhanced the cell performance above high current densities, indicating improved water management. Created hydrophobic channels through catalyst layers provided two-phase flow. High airflow rate prevents water accumulation in the pores of the gas diffusion layer of the cathode.
Benzer Tezler
- Organik asidürilerin tanısında kapiler elektroforez temassız iletkenlik dedektörü uygulamaları: Kemometrik deney tasarımı ile metot optimizasyonu
Capillary electrophoresis with contacless conductivity detection applications for determination of organic acidurias: Method optimization using chemometric experimental design
SİRUN ÖZÇELİK
- Refrakter altın cevherlerinin tanımlayıcı liç tekniği ile biyooksidasyona uygunluğunun araştırılması
Deportment of gold in refractory gold ores by diagnostic leaching technique to estimate their suitability for biooxidation pre-treatment
YÜCEL ÖZSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- Synthesis, characterization and biocompatibility tests of magnetic nanoparticles
Manyetik nanopartiküllerin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve biyouyumluluk testlerinin gerçekleştirilmesi
AYSA AZMOUDEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- Iron based magnetic nanoparticles: Synthesis using different production methods, encapsulation with silica/graphene, characterization and performance tests
Demir esaslı manyetik nanopartiküller: Farklı metotlar kullanarak sentezlenmesi, silika/grafen ile enkapsülasyonu, karakterizasyonu ve performans testleri
SIDDIKA MERTDİNÇ ÜLKÜSEVEN
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI
- Nanokil modifiye tek kullanımlık elektrotların geliştirilmesi ve kanser biyobelirteci mikrorna-21 analizinde elektrokimyasal biyosensör tabanlı tanı kitine yönelik uygulamaları
Development of nanoclay modified single-use electrodes and their applications on electrochemical biosensor-based diagnostic kit for the analysis of cancer biomarker microrna-21
ESMA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikEge ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN