Pem yakıt hücresi katodunda kullanılmak üzere farklı karbon türü destekli platinin ikili ve üçlü katalizörlerinin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of synthesis, characteristics and electrocatalytic properties of different carbon type-supplied platinum binary and third catalysts using the cathode of a pem fuel cell
- Tez No: 629589
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FİLİZ DEREKAYA
- 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: 166
Özet
Bu çalışmanın amacı polimer elektrolit membranlı (PEM) yakıt hücresinin oksijen indirgenme reaksiyonu (OİR) için düşük maliyetli, dayanıklılığı ve aktivitesi yüksek katalizörler geliştirmektir. Bu amaçla, farklı karbon türü destekli Pt metalinin Fe, Co ve Ni geçiş metallerini içeren katalizörleri emdirme ve birlikte çöktürme yöntemleriyle sentezlenmiştir. Mezo-gözenekli karbon ve Vulcan XC-72 karbon desteği olarak kullanılmıştır. Katalizörlerin fiziksel ve elektrokimyasal özelliklerinin aktivite ve elektroaktif yüzey alanları üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sentezlenen katalizörlerin karakterizasyon ve aktivasyon çalışmaları yapılmıştır. X-ışını kırınım deseni analizi Fe, Ni, Co metallerinin oksit fazlarında bulunduğunu ve Pt' nin yüzey merkezli kübik kristal faz yapısında olduğunu göstermiştir. Emdirme yöntemiyle mezo-gözenekli karbon, birlikte çöktürme yöntemi ile Vulcan XC-72 desteği kullanılarak ikili katalizörlerde daha küçük ortalama platin kristal boyutu elde edilmiştir. Mezogözenekli karbon destekli üçlü ve dörtlü katalizörlerin daha küçük Pt kristal boyutuna sahip oldukları belirlenmiştir. Platinin ikili katalizöründe en küçük platin kristal boyutu 4,72 nm ile PtCo/VXC-BÇ olurken, üçlü katalizörlerde PtFeCo/MC-BÇ 4,4 nm ile en küçük boyuta sahip olmuştur. BET çok noktalı yüzey alan değeri en yüksek PtFe/MC-E katalizöründe elde edilmiştir. Döngülü voltametre analizinde demir metali içeren mezo-gözenekli karbon destekli katalizörler, üçlü ve dörtlü katalizörlerde Vulcan XC-72 destekli katalizörler yüksek elektrokimyasal yüzey alanı vermiştir. İkili katalizörlerde 441,92 m2/gPt ESA değerine sahip PtFe/MC-E katalizörü, üçlü katalizörlerde PtFeNi/VXC-BÇ katalizörü 662,55 m2/gPt ESA değeri ile en yüksek yüzey alanına sahiptir.
Özet (Çeviri)
The purpose of this study is to develop low cost, high strength and activity catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) of polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell. To this end, catalysts containing the transition metals Fe, Co and Ni of different carbon type supported Pt metal were synthesized by impregnation and co-precipitation methods. Meso-porous carbon and Vulcan XC-72 were used as a carbon support material. The effects of physical and electrochemical properties of catalysts on activity and electroactive surface areas were examined. Characterization and activation studies of synthesized catalysts were performed. X-ray diffraction pattern analysis revealed that Fe, Ni, Co metals were present in oxide phases and Pt was in face centered cubic crystal phase structure. Meso-porous carbon was used with impregnation method and Vulcan XC-72 support was used with co-precipitation method to obtain smaller average platinum crystal size in Pt binary catalysts. Meso-porous carbon supported ternary and quaternary catalysts have smaller Pt crystal sizes. The smallest platinum crystal size in platinum binary catalyst was PtCo/VXC-BÇ with 4,72 nm, whereas in ternary catalysts PtFeCo/MC-BÇ had the smallest size with 4,4 nm. The catalyst with the highest BET multi-point surface area is the PtFe/MC-E catalyst. In cyclic voltammetry analysis, meso-porous carbon supported catalysts containing iron metal and Vulcan XC-72 supported catalysts in ternary and quaternary catalysts gave higher electrochemical surface areas. PtFe/MC-E catalyst had an ESA value of 441,92 m2/gPt in binary catalysts and PtFeNi/VXC-BÇ catalyst in ternary catalysts had the highest surface area with an ESA value of 662,55 m2/gPt.
Benzer Tezler
- PEM yakıt hücresi katodunda kullanılmak üzere platin bazlı üçlü katalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of electrocatalytical properties of platinum based ternary catalysts in order to be used at the cathode of a PEM fuel cell
SİLVER GÜNEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. F. ÇİĞDEM GÜLDÜR
- Pem yakıt hücresi katotunda kullanılmak üzere platinin ikili alaşımlarının farklı yöntemlerle sentezi, karakterizasyonu ve elektrokatalitik özelliklerinin incelenmesi
Characterization and investigation of electocatalytical properties of different methods synthesis, platinum binary catalysts in order to be used at the cathode of a pem fuel cell
NİDA ARAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
KimyaGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. F.ÇİĞDEM GÜLDÜR
- 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
- PEM yakıt hücresi katotunda oksijen indirgenme reaksiyonu hızının geliştirilmesi ve mekanizmasının incelenmesi
Improving the rate of oxygen reduction reaction at the cathode of PEM fuel cell and investigation of its mechanism
SİLVER GÜNEŞ
Doktora
Türkçe
2015
EnerjiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA ÇİĞDEM GÜLDÜR
- PEM yakıt hücreleri için bipolar tabaka geliştirilmesi
Development of bipolar plates for PEM fuel cells
SAVAŞ ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ATA