Sodyum polisülfür/bromür (PSB) akış pillerinde anot kinetiği ve sistem tasarımının geliştirilerek pil performansının iyileştirilmesi
Improving battery performance by developing anode kinetics and system design in sodium polysulfide/bromide (PSB) flow batteries
- Tez No: 726542
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BERKER FIÇICILAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Elektriksel enerjinin depolanmasında elektrokimyasal bir enerji depolama sistemi olan redoks akış pilleri, şebeke ölçeğindeki talepleri karşılamak ve yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekelerde yarattığı kararsızlığı engellemek adına umut vaadeden teknolojilerdir. Bu tez çalışması kapsamında önemli redoks akış pillerinden biri olan sodyum polisülfür/bromür (PSB) redoks akış pilinin performansının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. PSB akış pili yüksek performansı, çevresel olarak iyi huylu olması, hızlı tepki süresi ve kullanılan reaktanların düşük maliyetiyle ön plana çıkmaktadır. Fakat diğer akış pillerinde de görülen ve pil performansını önemli ölçüde düşüren çapraz geçiş problemine sahiptir. Çapraz geçiş problemi sonucunda anot kinetiğindeki düşüş pil performansını etkilemektedir. Bu tez çalışması kapsamında PSB akış pillerinin anot kinetiğinin ve dolayısıyla pil performansının iyileştirilmesi amacı ile bir dizi çalışma gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmalardan ilki, akış pillerinde katalizörlerin yüklendiği aktarım katmanlarının ıslanabilirliğini artırmak ve üzerine yüklenecek katalizörün homojen bir şekilde dağılmasını sağlamak amacı ile gerçekleştirilmiştir. Bunun için grafit keçe (SGL-2.5 EA®) ve karbon kağıdı (SGL-10AA®) olmak üzere iki farklı gözenekli aktarım katmanına asidik yüzey modifikasyonu işlemi uygulanmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda karbon kağıdında modifikasyon sonrası ıslanabilirlik tamamen sağlanmıştır. Tez çalışmasının bir diğer hedefi katalizör sentezinde kullanılan destek yapısının (Vulcan-XC72®) kararlılığını ve dayanıklılığını artırmak amacı ile yapıya bor/azot katkılamak olmuştur. Bu amaçla iki aşamalı doğrudan katkılama ve mikrodalga ile ısıtma olmak üzere iki farklı yöntemle katkılama çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Yapılan elektrokimyasal analizler sonucunda mikrodalga yöntemiyle katkılanan yapıdan daha iyi bir katalitik aktivite elde edilmiştir. Geliştirilen elektrot yapısı PSB akış pilinde denenmiş olup yaklaşık olarak 0,014W/cm2 maksimum güç yoğunluğu elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Redox flow batteries, an electrochemical energy storage system for the storage of electrical energy, are promising technologies to meet grid-scale demands and to prevent instability created by renewable energy sources in grids. In this thesis, it is aimed to improve the performance of sodium polysulfide/bromide (PSB) redox flow battery, which is one of the important redox flow batteries. The PSB flow battery stands out with its high performance, environmentally benign, fast response time and low cost of the reactants used. However, it has the crossover problem, which is also seen in other flow batteries, which significantly degrades battery performance. The decrease in the anode kinetics as a result of the crossover problem affects the battery performance. Within the scope of this thesis, a series of studies have been carried out with the aim of improving the anode kinetics of PSB flow batteries and thus battery performance. The first of these studies was carried out in order to increase the wettability of the diffusion layers on which the catalysts are loaded in flow batteries and to ensure a homogeneous distribution of the catalyst to be loaded on it. For this, acidic surface modification was applied to two different porous transfer layers, graphite felt (SGL-2.5EA®) and carbon paper (SGL-10AA®). As a result of the studies, the wettability of the carbon paper has been completely provided with the applied modification. Another goal of the thesis study was to add boron/nitrogen to the support structure (Vulcan-XC72®) used in catalyst synthesis in order to increase its stability and durability. For this purpose, two different methods of doping were carried out, namely two-stage direct doping and microwave heating. As a result of the electrochemical analyzes, a better catalytic activity was obtained from the structure doped with the microwave method. The developed electrode structure was tested in the PSB flow cell and a maximum power density of approximately 0.014W/cm2 was obtained.
Benzer Tezler
- Quantitative determination of some polyanions using microtiter plate reader
Mikroplaka okuyucu kullanarak bazı polianyonların kantitatif tayinleri
SİBEL NAÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
KimyaAbant İzzet Baysal ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEDİME DÜRÜST
- Kraft, biyo-kraft, biyo-kraft-aq, biyo-polisülfür ve biyo-kraft-sodyum borhidrür metotları ile kızılçamdan (Pinus brutia Ten.) kağıt hamuru üretimi üzerine bir araştırma
A study on kraft, bio-kraft, bio-kraft-aq, bio-polisulfur, and bio-kraft-sodium borhidrur pulping using Pinus brutia
AYHAN TOZLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
BiyokimyaAbant İzzet Baysal ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. YALÇIN ÇÖPÜR
- Aspir (Carthamus tinctorius, L.) saplarından kraft ve modifiye kraft yöntemleri ile kâğıt hamuru ve kâğıt üretimi üzerine bir araştırma
An i̇nvesti̇gati̇on on pulpi̇ng by kraft and modi̇fed kraft methods of aspi̇r (Carthamus ti̇nctori̇us, L.) straws
HÜSEYİN SERDAR GÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Ormancılık ve Orman MühendisliğiDüzce ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET AKGÜL
- Melez kavak odunundan (Populus euroamericana) kağıt hamuru üretiminde ön muamele işlemlerinin soda ve modifikasyonları üzerine etkilerinin incelenmesi
The effects of pretreatments on pulp and paper properties of soda andmodified cooks from poplar wood (Populus euroamericana)
SERKAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Ormancılık ve Orman MühendisliğiDüzce ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET AKGÜL
- Melez kavak (populus euroamericana ı214) odununda modifiye kraft yöntemleri ile kâğıt hamuru üretimi
Modified with kraft pulp production methods with hybrid poplar (Populus euramericana ı214)
MEHMET ONURHAN GÜCÜŞ
Doktora
Türkçe
2013
Kimyaİstanbul ÜniversitesiOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CELİL ATİK
PROF. DR. MEHMET AKGÜL