Yakıt pili uygulamaları için asit sübstitüe fosfazen katkılanmış polimerik azol esaslı membranların sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of acid substituted phosphazene added polymeric azole based membranes for fuel cell applications
- Tez No: 691509
- Danışmanlar: PROF. DR. FERDA HACIVELİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Günümüzde yakıt pilleri verimli, ekonomik ve çevreyle uyumlu enerji üretim teknolojileri olarak uygulama ve kullanım alanına sahiptir. Yakıt pillerinin bileşimi ve çalışma prensiplerine göre farklı çeşitleri olmakla beraber taşınabilir olmaları, yüksek enerji verimlilikleri ve yüksek güç yoğunlukları sebebiyle polimer elektrolit membran (PEM) yakıt pilleri (PEMYP) en önemli yakıt pilleri sınıfını oluşturmaktadır. Proton iletken bir malzeme olan proton değişim membranları PEMYP'nin kalbidir ve genellikle Dupont'un Nafion'u PEM olarak kullanılmaktadır. Fakat yüksek maliyeti, yüksek sıcaklıklardaki iletkenlik kaybı ve yüksek metanol geçirgenliği gibi bazı dezavantajlarının olması PEMYP'lerde kullanımını sınırlamaktadır. Bu tez çalışmasında, yakıt pillerinde alternatif olarak kullanılabilecek daha düşük maliyetli, yüksek sıcaklıklarda proton iletkenlik sağlayabilen asit sübstitüe fosfazen katkılı poliviniltriazol (PVT) esaslı kompozit membranların geliştirilmesi hedeflendi. Öncelikle etil-4-hidroksibenzensülfonat (1) ve 4-hidroksifenil dietilfosfonat (4) sentezlendi. Hekzaklorosiklotrifosfazenin nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonu ile hekza(etil-4-oksibenzensülfonat)siklotrifosfazen (2) ve hekzakis(4-dietilfosfonatofenoksi)siklotrifosfazen (5) elde edildi. Hazırlanan bu bileşikler hidroliz edilerek hekza(4-oksibenzensülfonik asit)siklotrifosfazen (3) ve hekzakis(4-oksibenzenfosfonik asit)siklotrifosfazen (6) bileşikleri elde edildi. Diğer yandan 1-vinil-1,2,4-triazol monomerinden serbest radikal polimerizasyon yöntemi ile PVT sentezlendi ve bu polimer, asit sübstitüe fosfazenler (3) ve (6) ile farklı oranlarda katkılanarak altı farklı polimer kompozit membran elde edildi. Sentezlenen bu polimer ve kompozit membranların yapısal analizleri FT-IR, 1H ve 31P NMR teknikleri kullanılarak aydınlatıldı. Termal davranışları DSC ve TGA yöntemleri ile belirlendi. Ayrıca kompozit membranların iletkenlik özellikleri empedans spektroskopisi ile incelendi.
Özet (Çeviri)
Today, fuel cells have an application and usage as an efficient, economical and environmentally compatible energy generation technology. Although there are different types of fuel cells according to their composition and operating principles, polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) are one the most important type due to their portable, high energy efficiency and high power density properties. Proton exchange membranes, where are a proton conductive material is use as PEM, are the heart of PEMFC and often Dupont's Nafion is used. However, Nafion has some disadvantages such as high cost, conductivity loss at high temperatures and high methanol permeability, which limits its use in PEMFCs. In this thesis, it was aimed to develop acid substituted phosphazene doped polyvinyltriazole (PVT) based composite membranes that can provide proton conductivity at high temperatures, at a lower cost that can be used as an alternative in fuel cells. First, ethyl-4-hydroxybenzenesulfonate (1) and 4-hydroxyphenyl diethylphosphonate (4) were synthesized. Hexa(ethyl-4-oxybenzenesulfonate) cyclotriphosphazene (2) and hexa(4-diethylphosphonophenoxy) cyclotriphosphazene (5) were obtained by nucleophilic substitution reaction of hexachlorocyclotriphosphazene. These compounds were hydrolyzed to obtain hexa(4-oxybenzenesulfonic acid) cyclotriphosphazene (3) and hexakis(4-oxybenzenephosphonic acid) cyclotriphosphazene (6) compounds. On the other hand, PVT was synthesized from 1-vinyl-1,2,4-triazole monomer by free radical polymerization and this polymer is doped with (3) and (6) acid-substituted phosphazenes in different ratios to obtain six different polymer composite membranes. Structural analyzes of these synthesized polymer and composite membranes were investigated by FT-IR, 1H and 31P NMR techniques. Thermal behaviors were investigated by DSC and TGA methods. In addition, the conductivity properties of composite membranes were examined by impedance spectroscopy.
Benzer Tezler
- Güneş pillerinde boya olarak mono karboksilik asit sübstitüe çinko ftalosyaninlerin kullanılması
Monocarboxylic acid substituted zinc phthalocyanine as dye in solar cell applications
BORAY TÜRKİLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
KimyaZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SONER ÇAKAR
- Yeni A3B tipi çinko(II) ftalosiyaninlerin hazırlanması ve kokteyl boya olarak fotovoltaik uygulamaları
Preparation of new A3B type zinc(II)phtalocyanine and itsapplications to photovoltaics as cocktail
ŞEYMA NUR SÜERKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALTUĞ MERT SEVİM
- Simetrik olmayan oksotitanyum ftalosiyaninlerin sentezi, karakterizasyonu ve fotovoltaik uygulamaları
Synthesis, characterization and photovoltaic applications of non-symmetrical oxotitanium phthalocyanines
NURAY ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALTUĞ MERT SEVİM
- Sıvı beslemeli yakıt pili uygulamaları için katalizör sentezi ve karakterizasyonu
Catalyst synthesis and characterization for liquid feed fuel cell applications
MEHMED SELİM ÇÖGENLİ
Doktora
Türkçe
2020
EnerjiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN YURTCAN
- Development of organic-inorganic composite membranes for fuel cell applications
Yakıt pili uygulamaları için organik-inorganik kompozit membran geliştirilmesi
HÜLYA ERDENER
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURCAN BAÇ
PROF. DR. HAYRETTİN YÜCEL