Surface modification and application of porous membranes for all-vanadium redox flow batteries
Poroz membranların yüzey modifikasyonu ve tüm vanadyum redoks bataryalar için uygulanması
- Tez No: 488210
- Danışmanlar: PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Analitik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Bu çalışmanın amacı ekonomik avantajından kaynaklı olarak vanadyum redoks akışkan bataryaların ticarileşmesi için alternatif olabileceği düşünülen Amer-Sil FF60 poroz membranın redoks aktif türlerin karışmasına neden olan geçirgenlik özelliğinin yüzey modifikasyonu ile iyileştirilmesi ve uygulamasına yöneliktir. Bu çalışmada FAP® 450 (FuMA-Tech, Almanya)( anyonik iyon değiştirici membran), Nafyon® 117 (DuPont, USA) (katyonik iyon değiştirici membran) ve Amer-Sil FF60 (poroz membran) (Amer-Sil, Luksemburg) membranları kullanılmıştır. Amer-Sil FF60 poroz membranı Nafyon® (5,7 %, g) ile iki farkli oranda, (0,5:1) ve (1:1), poroz membranın tek yüzü kaplanarak modifiye edilmiştir. Modifikasyon yöntemi olarak spreyleme tekniği kullanılmıştır. Karakterizasyon sonuçlarına göre V4+ difuzivite katsayısının Nafyon® (5,7 %, g) eklendikçe düşürülebildiği gözlenmiştir. Nafyon® (5,7 %, g) eklendikçe poroz membranın seçiciliğinin geliştirilebildiği buna bağlı olarak modifiye poroz membranın belirgin ölçüde bir kapasite artışı sağlayabildiği görülmüştür. Ne var ki Nafyon® (5,7 %, g) eklenisi ile iyonik iletkenliğin düştüğü gözlenmiştir. Hidrofobiklik sağlayan (PTFE) miktarı arttıkça hidrofiliklik ve proton iletkenliği düşmüştür. Kimyasal stabilite testi yalnızca Amer-Sil FF60 poroz membrana uygulanmıştır ve yüksek asidik ortamda stabil olduğu gözlenmiştir. Hücre testlerine göre Amer-Sil FF60 poroz membranın modifikasyonu sayesinde performansının %15 civarında geliştirilebildiği gözlenmiştir. Buna baglı olarak, ekonomik olarak daha avantajlı olan Amer-Sil FF60 membranın modifikasyonu anlamlı olabilir. Nafyon stabilite testi sonucları Nafyon (5,7 %, g)'un yüksek asidik ortama sahip vanadyum elektroliti ile etkileştikçe yüzeyde kalamadığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The porous membranes are well known with their cost advantage which is also meant an alternative for further commercialization of redox flow batteries in the future in the literature. However, they suffer from the cross-over of redox active species despite their cost advantages. Correspondingly to these factors, the aim of this thesis is to develop the permeability decrease of Amer-Sil FF60 porous membrane via surface modification. FAP® 450 (FuMA-Tech, Germany) (as anionic ion exchange membrane), Nafion® 117 (DuPont, the USA) (as cationic ion exchange membrane) and Amer-Sil FF60 porous membrane (Amer-Sil, Luxembourg) were employed in this study. Amer-Sil FF60 porous membrane's one face was modified with two different proportions of Nafion® (5, 7%, wt) dispersion such as (0,5:1) and (1:1). Spraying technique was utilized as modification method. According to the characterization values, the diffusion of V4+ ions could be declined with upon the addition of Nafion (5, 7%, wt). It was observed that the improvement of Amer-Sil FF60 membrane's selectivity could be achieved with the addition of Nafion (5, 7%, wt) dispersion and correspondingly to this, it was reported that it could remarkably be provided a capacity increase through the modified membranes. However, it couldn't be maintained the ionic conductivity as same as possible. With the addition of Nafion® (5,7 %, wt) dispersion, both proton conductivity and hydrophilicity degrees were decreased owing to the hydrophobic group of polytetrafluoroethylene (PTFE) which is the characteristic group of Nafion® (5,7 %, wt) dispersion. The chemical stability test was only applied to the Amer-Sil FF60 membrane and observed that it was stable in the highly acidic environment. Moreover, it was observed that the coloumbic, energy efficiency and power performances of modified porous membranes were approximately increased 10-15 % more than unmodified Amer-Sil FF60 porous membrane. According to the cell tests, it was denoted that the modified Amer-Sil FF60 membrane's performances could be accomplished circa 15% compared to the unmodified Amer-Sil FF60 porous membrane. As a result, it might be claimed that the modification of Amer-Sil FF60 may be considerable. According to the result of Nafion® (5,7%, wt) stability test, it was reported that the Nafion® (5,7%, wt) dispersion couldn not be stayed on the surface of the membrane as it was interacted via highly acidic vanadium electrolyte medium.
Benzer Tezler
- Elektrospinning tekniği ve UV ışımasının eşzamanlı olarak uygulanması ile nanofiber membranların uygulanması hazırlanması ve kıymetli metallerin adsorpsiyonunda
Preparation of nanofiber membranes by the implementation of electrospinning technique and UV radiation simultaneously and application on adsorption of precious metals
BİHTER ZEYTUNCU
Doktora
Türkçe
2014
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN AKMAN
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Selenyum nanoparçacıkları içeren membranların sentezi ve atıksu arıtımında kullanım potansiyelinin incelenmesi
Membrane synthesis containing selenium nanoparticules and investigation of potential usage for wastewater treatment
NURİ AKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CUMALİ KINACI
- Yarı iletken diyot lazerin çevresel uygulamaları
Environmental applications of semiconductor diode laser
BARIŞ POLAT
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiMersin ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KÜÇÜKKARA
PROF. DR. NADİR DİZGE
- Development of interlayer based thin-film nanofibrous composite membranes adjusted by functionalized carbon nanotubes for effectual water purification
Etkili su arıtma için fonksiyonelleştirilmiş karbon nanotüplerle ayarlanan iç tabaka bazlı ince film nanolifli kompozit membranların geliştirilmesi
SEYEDEHNEGAR ARABI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİHTER ZEYTUNCU GÖKOĞLU
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Synthesis and characterization of porous macromolecular materials, and their applications
Gözenekli makromoleküler malzemelerin sentezi, karakterizasyonu ve uygulamaları
ÖMER SUAT TAŞKIN