Anyon değişim membran yakıt hücreleri için imidazolyum fonksiyonlu membranların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of imidazolium functionalized membranes for anion exchange membrane fuel cells
- Tez No: 578959
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞEN ALBAYRAK ARI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Bu tez çalışmasında, bir yakıt hücresi türü olan anyon değişim membran yakıt hücresi uygulamaları için polielektrolit membranlar geliştirilmiştir. İmidazolyum fonksiyonlu PVA esaslı anyon değişim membranlar (ADM) hazırlamak için önce asetalizasyon reaksiyonu üzerinden imidazol fonksiyonlu PVAlar sentezlenmiş sonra kuaternizasyon reaksiyonları gerçekleştirilerek İmidazolyum fonksiyonlu PVA (PVA-Im) yapılar elde edilmiştir. Kompozit yapıda ADMler elde etmek üzere gözenekli polikarbonat(PK) kullanılarak imidazolyum fonksiyonlu PVA/PK kompozit membranları hazırlanmış ve karakterizasyon testleri gerçekleştirilmiştir. Karşılaştırma yapılabilmesi için kuaternize amonyum fonksiyonlu PVA esaslı bileşik sentezlenmiştir. Sentezlenen yapı ile hem homojen (PVA-QAm) hem de PK ile kompozit yapılı (PVA-QAm/PK) ADM hazırlanmış ve karakterizasyon testleri gerçekleştirilmiştir. İmidazol ve imidazolyum fonksiyonlu PVA yapılarının başarılı bir şekilde sentezlenebildiği FTIR, 1H NMR, TG ve elementel analiz ile belirlenmiştir. Saf PVA-Im ile başarılı bir şekilde homojen membran hazırlanamamıştır. Bu nedenle PK ile kompozit membranlar hazırlanarak iyonik iletkenlik (empedans), su tutma kapasitesi, şişme oranı, iyon değişim kapasitesi, metanol geçirgenlik, hidrolitik ve oksidatif dayanım testleri ile termogravimetrik ve dinamik mekanik analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar karşılaştırmalı olarak değerlendirildiğinde, hazırlanan membranlar arasında imidazolyum fonksiyonlu PVA ile hazırlanan kompozit yapılı (PVA-Im/PK) ADMnin en yüksek iyonik iletkenlik ve alkali ortam dayanımı ve en düşük metanol geçirgenlik hızı ve su tutma kapasitesine sahip olduğu belirlenmiştir. Sonuçlar, imidazolyum grubunun alkali ortam kararlılığı ve iyon iletim özelliklerinin kuaternize amonyum grubuna göre daha üstün olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, polyelectrolyte membranes have been developed for anion exchange membrane fuel cell applications which is a fuel cell type. In order to prepare with imidazolium functionalized PVA-based anion exchange membranes(AEM) firstly, imidazole functionalized PVAs were synthesized via acetalization reaction then quaternization reactions were carried out and Imidazolium functionalized PVA (PVA-Im) structures were obtained. Imidazolium functionalized PVA/PK composite membranes were prepared by using porous polycarbonate (PK) in order to obtain composite AEMs and then characterization tests were performed. For comparison, quaternized ammonium functionalized PVA was synthesized. Both the homogenous (PVA-QAm) and the composite (PVA-QAm/PK) AEMs have been prepared with the synthesized structure and characterization tests have been carried out. The structure of the prepared membranes have been identified by FTIR, 1H NMR, TG and elemental analysis. The results showed that Imidazole and imidazolium functionalized PVA structures have been synthesized successfully. A pure homogeneous membrane could not be prepared with pure PVA-Im. For this reason, composite membranes were prepared with PK, ionic conductivity(impedance), water uptake capacity, swelling ratio, ion exchange capacity, methanol permeability, hydrolytic and oxidative strength tests and thermogravimetric and dynamic mechanical analyzes were performed. When the results were evaluated comparatively, it was determined that the composite AEM prepared with the use of imidazolium functionalized PVA(PVA-Im/PK) has the highest ionic conductivity and alkaline media resistance with the lowest methanol permeability rate and water uptake capacity among the prepared membranes. The results showed that the alkaline media stability and ion-conduction properties of the imidazolium group are superior to the quaternized ammonium group.
Benzer Tezler
- Anyon değiştirici membran yakıt hücreleri için çapraz bağlı polimerik membranların geliştirilmesi
Development of crossli̇nked polymeri̇c membranes for ani̇on exchange membrane fuel cells
COŞKUN GÜLEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLŞEN ALBAYRAK ARI
- Anyon değişim membran yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere katot katalizörlerinin sentezi ve aktivitesinin belirlenmesi
Synthesis and determination of the activity of cathode catalysts for use in anion exchange membrane fuel cells
ALI TAMBWE AMIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÇİĞDEM GÜLDÜR
ÖĞR. GÖR. SİLVER GÜNEŞ
- Yakıt hücresi uygulamaları için polivinil alkol esaslı anyon değişim membranlarının geliştirilmesi
Improving polyvinyl alcohol based anion exchange membranes for fuel cell applications
ZEHRA ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimyaİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜLŞEN ALBAYRAK ARI
- Anyon değiştirici yakıt hücreleri için polisülfon/Mxene nanokompozit membran sentezi
Polysulfone/Mxene nanocomposite membrane synthesis for anion exchange fuel cells
SELİNNUR KIVANÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÇİĞDEM TAŞDELEN YÜCEDAĞ
- Anion exchange membrane based on semiinterpenetratingpolymer network of polyether sulfone / quaternized starch for alkaline fuel cells
Alkali yakıt hücreleri için yarı-iç içe geçen polietersülfon / kuaternize nişasta polimer ağına dayalı anyon değişim membranı
OSAMAH KADHIM HILAL ALMURUMUDHE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiAtılım ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENVER GÜLER