Development and characterization of catalyst materials of zinc-air batteries
Çinko-hava bataryalarının katalizör malzemelerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 665499
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 144
Özet
Son zamanlarda, birincil ve ikincil çinko-hava bataryaları yüksek enerji yoğunlukları, güvenilirlikleri, ulaşılabilirlikleri ve düşük maliyetleri nedenleriyle önemli ölçüde ilgi çekmektedir. Çinko-hava bataryaları çinko ve havadaki oksijen arasında oluşan redoks reaksiyonu yoluyla elektrik üretmektedir. Atmosferden sağlanan bol oksijen nedeniyle çinko-hava bataryaları yüksek teorik enerji yoğunluğuna sahiptir. Fakat katotta meydana gelen oksijen indirgenme ve açığa çıkma reaksiyonlarının düşük verimlilikleri, çinko-hava bataryalarının ihtiyaç duyulan uygulamalarda kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu çalışmanın amacı katotta kullanılacak yeni, tek ve/veya iki işlevli katalizör malzemesinin üretilmesi ve karakterize edilmesidir. Bu çalışmanın amacı, katalizör olarak kullanılacak Mn bazlı oksitlerin, α-MnO2, Mn2O3, Mn5O8, Ag bazlı oksitlerin, Ag2XO4 (X= Cr, Mo ve W), ve Cu bazlı delafosit oksitlerin, CuXO2 (X=Cr ve Co), elektrokimyasal aktivitesinin araştırılmasıdır. Bu çalışmada, küçük tane boyutlu tozların sentezi için çökelme, sprey piroliz, sol-jel ve hidrotermal yöntemleri kullanılmıştır. Sentezlenen tozlar kullanılmadan önce taramalı elektron mikroskobu ve x-ışını kırınımı yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Daha sonra, döner disk elektrotuna ve gaz difüzyon tabakasına yüklü katalizörlerin sırasıyla 0.1 ve 6 M KOH elektrolit içeren üç elektrotlu hücrede doğrusal tarama voltamogramları incelenmiştir. Oksijen indirgenme reaksiyonu için en umut vaat edici sonuçlar Ag2WO4 tozlarından elde edilmiştir. Ayrıca 210 oC'de hidrotermal yöntemle sentezlenen, en yüksek yüzey alanına sahip olan CuCrO2 tozları, OER aktivitesi için en umut verici sonuçları vermiştir. Fakat yüksek potansiyellerde CuCrO2 tozlarının aktivite kaybı bildirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Recently, primary and secondary zinc-air batteries have attracted considerable attention due to their high energy density, safety, availability and low cost. Zinc-air batteries generate electricity through a redox reaction between zinc and oxygen in air. Zinc-air batteries have higher theoretical energy density due to abundant supply of oxygen from the atmosphere. However, poor efficiency of the oxygen reduction (ORR) and evolution reactions (OER) taking place at the cathode limits the use of zinc-air battery in demanding applications. The aim of this study is to produce and characterize a novel unifunctional and/or bifunctional catalyst material to be used in the cathode. The aim of this study is to investigate the electrochemical activity of Mn-based oxides, α-MnO2, Mn2O3 and Mn5O8, Ag-based oxides, Ag2XO4 (where X= Cr, Mo, and W), and Cu-based delafossite oxides, CuXO2 (where X= Co and Cr), to be used as a catalyst material. In this regard, precipitation, spray pyrolysis, sol-gel and hydrothermal methods were used to synthesize fine-sized powders. Structural characterizations were performed by SEM and XRD prior to use of synthesized powders. Then, linear sweep voltammograms of catalysts loaded rotating disk electrode and gas diffusion layer were investigated via a three-electrode cell in 0.1 M and 6 M KOH electrolyte, respectively. The most promising results for ORR were obtained from Ag2WO4 powders. The CuCrO2 powders synthesized through hydrothermal method at 210 oC gave the most promising results for OER activity which has the highest surface area. However, activity loss of CuCrO2 at high oxidative potentials were reported.
Benzer Tezler
- NiO/ZnO ve NiO/ZnO/Al2O3 nanokompozit partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemiyle üretimi
Production of NiO/ZnO and NiO/ZnO/Al2O3 nanocomposite particles by ultrasonic spray pyrolysis (USP) technique
DUYGU YEŞİLTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- İç ortam havasında bulunan uçucu organik bileşiklerin (UOB) farklı nanomalzeme katkılı polimerik nanolif filtreler ile giderilmesi
Removal of volatile organic compounds (VOC) in indoor air with polymeric nanofiber filters added to different nanoparticles
DİLA AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- Püskürtmeli kurutma ve termal bozunma prosesleri ile ZnO esaslı partiküllerin ve kompozit yapıların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of ZnO based particles and composite structures via spray drying and thermal decomposition processes
ŞEYMA DUMAN
Doktora
İngilizce
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
- Ftalosiyaninlerin fotokatalitik uygulamaları
Photocatalytic applications of phthalocyanines
ANIL BERK ERGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET GÜL
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ
- İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı
Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor
MERVE UMUTLU