Nadir toprak element içerikli elektrokatalizörler üzerinde elektrokimyasal hidrojen üretiminin incelenmesi
Investigation of rare earth element containing electrocatalysts on hydogen evolution reaction
- Tez No: 626150
- Danışmanlar: PROF. DR. NİYAZİ ALPER TAPAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Dünyada fosil yakıtların hızla tükenmesi ve mevcut kaynakların yakın gelecekte giderek artan enerji talebini karşılamayacak olması sebebiyle suyun elektrolizi ile hidrojen üretimi gibi alternatif yollara olan ilgi gün geçtikçe artmaktadır. Doğada saf halde bulanamayan hidrojen gazı, yakıt pili teknolojisi için çevre dostu bir yakıt olarak önem kazansa da üretiminde en önemli birincil enerji kaynağı yine fosil yakıtlardır. Günümüzde elektroliz, maliyetli olması sebebiyle hidrojen üretiminde yaygın olarak kullanılmasa da, suyun bu yöntemle bileşenlerine ayrıştırılması ile yüksek saflıkta hidrojen gazı elde edilebilir. Elektrolizin maliyeti elektrokimyasal reaksiyonların aşırıgerilimi minimize edilerek ve elektrokatalitik aktivitesi yüksek ve maliyeti düşük elektrot malzemeleri kullanılarak en aza indirgenebilir. En elverişli elektrot malzemeleri olan platin, paladyum gibi soy metallerin pahalı materyaller olması, alternatif elektrot malzemeleri arayışına yol açmaktadır. Bu çalışmada, hidrojen oluşum reaksiyonu için daha kararlı ve daha verimli elektrokatalizörler elde etmek amacıyla, nadir toprak elementlerinden seryum içerikli destek malzemesi hidrotermal sentez yöntemi ile hazırlanmıştır. Platine benzer özellik gösteren geçiş metallerinden nikel ve demir içerikli malzemeler ıslak emdirme yöntemi ile destek malzemesine yüklenmiş, ardından bu teknikle hazırlanmış Ni/FexCeyOz ve Fe/NixCeyOz malzemeleri, 400, 600 ve 800 ºC sıcaklıklarda indirgenmiştir. Elektrokimyasal deneyler asidik elektrolit çözeltilerinde, herhangi bir gaz beslenmemiş ortamda, helyum ve hidrojen ortamlarında yürütülmüştür. Döngülü voltametri ve kronoamperometri yöntemleri uygulanarak, sentezlenen elektrokatalizörlerin aktiviteleri karşılaştırılmıştır. Döngülü voltamogramlar, 400 ºC'de indirgenmiş katalizörler ile hidrojen beslenen ortamda hidrojen oluşum oranının diğer katalizörlere göre daha yüksek olduğunu göstermiştir. Kronoamperometri sonucunda elde edilen yatışkın durum akım yoğunluklarına göre, -0.76 V'ta (NHE'a karşı) ve hidrojen beslenmiş elektrolitte elektrokatalizör daha yüksek hidrojen oluşum oranları göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Due to the rapid depletion of fossil fuels in the world and since that the existing resources will not meet the ever increasing energy demand in near future, the interest in alternative routes like hydrogen production by water electrolysis is increasing day by day. Although hydrogen gas is not found pure in nature, it is important as an environmentally friendly fuel for fuel cell technology, but still fossil fuels are the most important primary energy source for its production. Although electrolysis is a technique to obtain high purity hydrogen by decomposing water into its components, it is not widely used in hydrogen production due to its cost. The cost of electrolysis can be minimized by reducing the over-voltage of the electrochemical reactions and by selecting low cost electrode materials with high electro-catalytic activity. Noble metals such as platinum and palladium, which are the most suitable electrode materials are expensive and this leads to the search for alternative electrode materials. In this study, in order to obtain more stable and more efficient electrocatalysts for hydrogen evolution reaction, cerium rare earth containing support material was prepared by hydrothermal synthesis method. Platinum-like transition metals, nickel and iron were loaded onto the support material by wet impregnation method, then Ni/FexCeyOz and Fe/NixCeyOz materials synthesized by this technique were reduced at 400, 600 and 800 ºC. The electrochemical experiments were carried out in acidic electrolyte solutions, in a gas-free medium, in helium and hydrogen atmosphere. By applying cyclic voltammetry and chronoamperometry techniques, the activities of the synthesized electrocatalysts were compared. The cyclic voltamograms showed that the hydrogen evolution rates with the catalysts reduced at 400 ºC in the hydrogen-fed medium were higher. According to the steady current density obtained as a result of chronoamperometry, electrocatalysts in hydrogen fed electrolyte at -0.76 V (vs. NHE) exhibit higher hydrogen evolution rates.
Benzer Tezler
- Nadir toprak elementleri içeren barit ve fluorit cevherinin değerlendirilmesi
Evaluation of the baryte and fluorite ore containing rare earth elements
İBRAHİM DOLAK
- Yüksek entropili Co20Cr20Fe20Ni20Mn20 alaşımının çift fazlı yüksek entropili Fe50Mn30Co10Cr10 alaşımıyla farklılıklarının mekanik ve mikro yapı özellikleri açısından incelenmesi
Investigation of the differences of high-entropy Co20Cr20Fe20Ni20Mn20 alloy with dual-phase high-entropy Fe50Mn30Co10Cr10 alloy in terms of mechanical and microstructural properties
AZİZ MALKOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiMunzur ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAHYA TAŞGIN
- Kuluncak (Malatya) ofiyolitinin petrolojisi, jeokronolojisi ve tektonik önemi
Petrology, geochoronology and tectonic significance of kuluncak (Malatya) ophiolite
MURAT CAMUZCUOĞLU
- Petrology of time philogopite-bearing ultramafic-mafic plutonic rocks within Central Anotolian crystalline complex, Turkey
Orta Anadolu kristalen kompleksindeki filogopitli ultramafik-mafik plutonik kayaçların petrolojisi, Turkey
FATMA TOKSOY KÖKSAL
Doktora
İngilizce
2003
Jeoloji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL GÖNCÜOĞLU
PROF. DR. ROLAND OBERHAENSLİ
- Tepekent (Konya) bölgesindeki volkanik kayaçların petrografi ve jeokimyası
The petrography and geochemistry of the Tepekent (Konya) area volcanic rocks
BÜŞRA GENÇAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeoloji MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KURT