PEM yakıt pilleri için hidrofobik yüzey geliştirilmesi
Development of hydrophobic surface for PEM fuel cells
- Tez No: 613246
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN YURTCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 237
Özet
Yakıt pilleri, gelecekte ihtiyaç duyulan enerjinin büyük bölümünü karşılaması düşünülen enerji çevrim araçlarıdır. Yakıt pilleri içerisinde özellikle polimer elektrolit membran (PEM) yakıt pillerinin korozyona dayanıklı oluşu, düşük çalışma sıcaklığı, taşınabilir oluşu ve hareketli uygulamalar için uygunluğu nedeniyle büyük ilgi görmektedir. PEM yakıt pillerinin performansını arttırmada su yönetimi önemli bir rol oynamaktadır. PEM yakıt pillerinde etkin su yönetimi hem membranın yeterince nemli olup iyonların geçişine olanak sağlanması hem de gaz geçiş yollarının aşırı su miktarı yüzünden tıkanmasının önüne geçilmesi için çok önemlidir. Bu nedenle bu çalışmada PEM yakıt pillerinde kullanılmak üzere hidrofobik polimer olan polidimetilsiloksan (PDMS) ve (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) polimerleri kullanılarak su taşmalarının önüne geçecek ve kesintiye uğramadan reaksiyonun gerçekleşmesini sağlayacak bir katalizör tabakası çözeltisi hazırlanarak hidrofobik gaz difüzyon tabakaları (GDL) yüzeyleri elde edilmiştir. İki farklı GDL yüzeyine (GDL 34 BC ve GDL 25 BC) bu polimerlerin farklı oranlarda (%5, %10, %20) yüklenmesiyle membran elektrot yapıları (MEA) elde edilmiştir. Hazırlanan yüzeylerin taramalı elektron mikroskopu (SEM), enerji yayılımlı X-ışını analizi (EDX), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve temas ölçüm analizleri yapılmıştır. Ayrıca her bir katalizör çözeltisinin elektrokimyasal karakterizasyonu yapılarak elde edilen grafikler yorumlanmıştır. Kullanılan iki farklı GDL yüzeyinden GDL 34 BC'nin PEM yakıt pilleri için kullanımının daha uygun olduğu ve çok daha iyi performans sergilediği gözlenmiştir. PDMS polimeri için %10, APTES polimeri için %5 oranlarını içeren yakıt pilleri en yüksek pil performansını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Fuel cells are energy conversion devices that are thought to meet the majority of the energy needed in the future. Especially, polymer electrolytic membrane (PEM) fuel cells are of great interest because of their corrosion resistance, low operating temperature, transportability and suitability for mobile applications. Water management plays an important role in improving the performance of PEM fuel cells. Efficient water management in PEM fuel cells is crucial both the membrane is sufficiently humid to allow the transition of ions and the prevention of clogging of the gas passageways due to excessive water. Therefore, in this study, for use in PEM fuel cells, hydrophobic GDL surfaces were obtained by preparing a catalyst layer solution to prevent water flooding and allow the reaction to take place without interruption by using polydimethylsiloxane (PDMS) and (3-Aminopropyl) triethoxysilane (APTES) polymers, which are hydrophobic polymers. Membrane electrode assembly (MEA) structures were obtained by loading these polymers in different ration (5%, 10%, 20%) on two different gas diffusion layer (GDL) surfaces (GDL 34 BC and GDL 25 BC). Scanning Electron Microscope (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and contact measurement analyses were performed on the prepared surfaces. In addition, the graphs obtained by electrochemical characterization of each catalyst solution were interpreted. Of the two different GDL surfaces used, it was observed that GDL 34 BC was more suitable to use for PEM fuel cells and performed much better. Fuel cells with ratios of 10% for PDMS polymer and 5% for APTES polymer showed the highest fuel cell performance.
Benzer Tezler
- Pem yakıt pillerinde su yönetiminin iyileştirilmesi için hidrofobik malzeme geliştirilmesi
Development of hydrophobi̇c material for improvement of water management in pem fuel cells
AYŞENUR ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
EnerjiAtatürk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN YURTCAN
- Poly(vinylidene fluoride) based graft copolymer
Poliviniliden florür temelli aşı kopolimeri
AHMET YASİR DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR
- 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
SEVLER GÖKÇE AVCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ EROĞLU
YRD. DOÇ. BERKER FIÇICILAR
- Development of novel proton conducting polymer membranes and investigation of their structure-property relationship
Yeni proton iletken polimer membranların geliştirilmesi ve membrandaki yapı-özellik ilişkisinin incelenmesi
ÇİĞDEM BİLİR
Doktora
İngilizce
2016
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT TUNCA
PROF. DR. ADEM LEVEND DEMİREL
- Synthesis and characterizaton of hydrocarbon based nanocomposite membrane for pem fuel cells
Pem yakıt pillerinde kullanmak üzere hidrokarbon bazlı nanokompozit membran sentezi ve karakterizasyonu
MORAD ABDULWHEED RADHA RADHA
Doktora
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EROL PEHLİVAN
PROF. DR. İRFAN AR