Employing of a hydrophobic membrane for rapid removal of gases in the planar microfluidic electrolyzer
Düzlemsel mikro elektrolizörlerde oluşan gazların hızlı giderimi için hidrofobik membran kullanımı
- Tez No: 658118
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ENES ORUÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Enerji, artan dünya nüfusu için temel bir ihtiyaçtır. Bir enerji taşıyıcı olarak hidrojen, fosil yakıtların olumsuz etkileri ve akışkan hidrokarbon kaynak rezervlerinin azalması gibi pek çok soruna çözüm olarak kullanılabilir. Hidrojen temiz ve güvenli olmasına karşın, metan buhar reformasyonu ve kısmi oksidasyon gibi pek çok hidrojen üretim yöntemi yenilenemez enerji kaynaklarını kullanır. Tüm bunlara alternatif olarak suyun elektrolizi yaygın olarak kullanılmaktadır. Hidrojen üretimi için düzlemsel mikro elektrolizörlerin kullanımı uygun fiyatlı kurulum, taşınabilirlik ve diğer sistemlere daha kolay entegrasyon gibi sebeplerden dolayı oldukça avantajlıdır. Mikroakışkan sistemlerde gerçekleştirilen elektroliz için en temel zorluk gazların kanallardan giderimidir. Gaz fazı akışta ekstra sürtünmeye yol açarak mikrokanalların tıkanmasına ve elektrot ile elektrolit arasındaki temas alanının azalmasına neden olmaktadır. Bu amaçla, elektrotlardan hızlı gaz uzaklaştırılması ve hidrojen üretim veriminin arttırılması için elektrot üzerine hidrofobik bir membran yerleştirilmesini önererek düzlemsel mikroakışkan alkali elektrolizörlerin tasarımını ve fabrikasyonunu gerçekleştirdik. Membransız ve membranlı sistemlerde eşit operasyon koşullarını sağlayarak, önerdiğimiz membranlı sistemde gazların difüzyonuna katkısını gözlemledik. Farklı potansiyel ve akım değerlerinde akış hızı ve sıcaklık parametrelerinin hidrojen üretimine etkisini inceledik. Hidrojen üretiminin en yüksek elde edildiği optimum koşulu olarak 65 ˚C sıcaklık ve 5 ml/dk akış hızı bulundu. Sonuç olarak, elektrolizör tasarımımıza seçtiğimiz hidrofobik membranın entegre edilmesinin hidrojen üretiminde önemli gelişmeler sağladığını gözlemlendi.
Özet (Çeviri)
Energy is a basic need for the growing world population. Hydrogen as an energy carrier is a solution to several challenges, such as the detrimental effects of fossil fuels and the depressing of fluid hydrocarbons reserves. Although hydrogen is clean and safe, various hydrogen production methods (e.g. steam methane reforming and partial oxidation) use non-renewable energy sources. As a viable alternative to these, water electrolysis is commonly employed. Planar micro electrolyzers for hydrogen production have advantageous since their affordable installation, portability, and easier integration to other systems. The main challenge of electrolysis in microfluidic systems is the gas management. The gas-phase causes an additional friction to flow leading to microchannels clogging and a reduction in the contact area between the electrode and the electrolyte. For this purpose, we designed and fabricated a planar microfluidic alkaline water electrolyzer, proposing a hydrophobic membrane on top of the electrodes to provide a rapid gas removal from the electrodes and improve hydrogen production efficiency. We examined whether the contribution of the membrane, which allows the diffusion of generated gases to the other side of the membrane, performing the same operating conditions in both membraneless and membrane-embedded electrolyzers. We investigated the effect of flow rate and temperature at various potentials and currents on hydrogen production. The highest overall electrolysis efficiency was achieved in the membrane-embedded electrolyzer at 65 ˚C and 5 ml/min as the optimum operating condition. Therefore, our results show that embedding the hydrophobic membrane to the planar electrolyzer provides a significant achievement regarding hydrogen production efficiency for our design.
Benzer Tezler
- Acanthamoeba castellanii'den HSP70 geninin izolasyonu ve karakterizasyonu
The isolation and characterisation of acanthamoeba castellanii HSP70 gene
KÜBRA AÇIKALIN COŞKUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
ParazitolojiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiParazitoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA ÖZÇELİK
- Membranlarla gaz ayırma
Gas separation by membranes
İSMAİL BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ
- Bending actuators based on ionic electroactive polymers
İyonik elektroaktif polimer esaslı bükülme eyleyicileri
SHAYAN MEHRAEEN
Doktora
İngilizce
2018
Metalurji MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Functional macromolecular platforms: hydrogel and soluble polymer-based materials for biomedical applications
Fonksiyonel makromoleküler platformlar: biyomedikal uygulamalar için hidrojel ve çözünür polimer tabanlı malzemeler
MEHMET ARSLAN
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve TeknolojisiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AMİTAV SANYAL
DOÇ. DR. RANA SANYAL
- Bir oktilfenol polietoksilatın persülfat ile aktive edilmiş sıfır değerlikli demir nanopartikülleri ile ileri oksidasyonu ve toksik etkisindeki değişim
Advanced oxidation of an octylphenol polyethoxylate with persulfate activated zero valent iron nanoparticles and changes in its toxic effect
KÜBRA TEMİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İDİL ARSLAN ALATON