Yüksek sıcaklık PEM yakıt pilleri için polibenzimidazol bazlı membranların geliştirilmesi
Development of polybenzimidazole based membranes for high temperature PEM fuel cells
- Tez No: 775376
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN YURTCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Atatürk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Amaç: Bu tez çalışması kapsamında yüksek sıcaklıkta çalışabilecek polimer elektrolit membran yakıt pilleri (PEMYP) için yaygın olarak kullanılan polibenzimidazol (PBI) polimerinin sentezinde kullanılan monomerlerden biri olan izoftalik asit (İPA)'in modifiye edilmesiyle farklı fonksiyonel gruplar içeren fosforik asit (H3PO4) katkılı yeni PBI bazlı membranların elde edilmesi amaçlanmıştır. Yöntem: Yeni PBI bazlı membranlar geliştirmek için bir kısmı ticari olarak satın alınan ve bir kısmınında kimyasal olarak sentezlerinin gerçekleştirildiği İPA ve İPA türevi bileşiklerle PBI polimerlerinin sentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezi gerçekleştirilen yeni PBI bazlı polimerlerden ilgili membranlar elde edilmiştir. Elde edilen membranlar H3PO4 ile katkılanarak PEMYP 'de kullanılabilecek iyi derecede proton iletkenliğine sahip polimer elektrolitler hazırlanmıştır. Bulgular: Hedeflenen tüm PBI ve PBI bazlı polimerlerin sentezi başarıyla gerçekleştirilmiş ve kimyasal yapıları 1H-NMR, FTIR, XRD ve Elementel analiz ile doğrulanmıştır. İlgili polimerlere membran dökümü ve asit katkılama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen asit katkılı membranalara FTIR, XRD, TGA, SEM, EDX, mekanik mukavemet ve iletkenlik testleri yapılarak literatürle karşılaştırılmıştır. Sonuç: Sentezi gerçekleştirilen tüm polimerlere ve bu polimerlerden elde edilen membranlara yapılan analizlerin literatürle uyumlu olduğu belirlenmiştir. Farklı fonksiyonel gruplar içeren yeni PBI bazlı polimerlere eklenen bu grupların PBI'nın yapı-özellik ilişkisi üzerine etkileri incelenmiştir. Bu grupların, polimerlerin çözünürlükleri ve membranların esneklikleri üzerinde olumlu etkilerinin olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak PEMYP'de kullanılabilecek iyi derecede kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip yeni PEM'ler geliştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Purpose: In this thesis, it is aimed to obtain new PBI-based membranes with phosphoric acid (H3PO4) containing different functional groups by modifying isophthalic acid (IPA), one of the monomers used in the synthesis of polybenzimidazole (PBI) polymer, which is widely used for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) that can operate at high temperatures. Method: In order to develop new PBI-based membranes, PBI polymers were synthesized with IPA and IPA derivative compounds, some of which were purchased commercially and some of which were chemically synthesized. Relevant membranes were obtained from synthesized new PBI-based polymers. The obtained membranes were doped with H3PO4 and polymer electrolytes with good proton conductivity were prepared that can be used in PEMYP. Findings: All targeted PBI and PBI-based polymers were synthesized successfully, and their chemical structures were confirmed by 1H-NMR, FTIR, XRD and Elemental analysis. Membrane casting and acid doping processes were carried out to the relevant polymers. FTIR, XRD, TGA, SEM, EDX, mechanical strength and conductivity tests were performed on the obtained acid-doped membranes and compared with the literature. Results: It was determined that the analyzes made on all synthesized polymers and membranes obtained from these polymers were compatible with the literature. The effects of groups added to new PBI-based polymers containing different functional groups on the structure-property relationship of PBI were examined. It has been observed that these groups have positive effects on the solubility of polymers and the flexibility of membranes. As a result, new PEMs with good chemical and physical properties that can be used in PEMYP have been developed.
Benzer Tezler
- Cross-linked polybenzimidazole membranes for high temperature PEM fuel cells
Yüksek sıcaklık PEM yakıt pilleri için çapraz bağlanmış polybenzimidazol membranlar
YAĞMUR ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. NECATİ ÖZKAN
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Synthesis and characterisation of pbi membranes for HT-PEM fuel cells
HT-PEM yakıt hücreleri için pbı membran sentezi ve karakterizasyonu
MEHMET TURAN GÖRÜRYILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİBEL ÖZENLER
- Influence of boron nitride addition on the performance of high temperature PEM fuel cell based on polybenzimidazole membrane
Polibenzimidazole temelli yüksek sıcaklık PEM yakıt hücresinin performansına bor nitrit ilavesinin etkisi
DEDAR EMAD HUSSIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Kimya MühendisliğiAtılım ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ASSOC. DR. YILSER DEVRİM
- Investigation of temperature profile in high temperature pem fuel cell
Yüksek sıcaklık pem yakıt pilinin sıcaklık profilinin araştırılması
DİLARA GÜLÇİN ÇAĞLAYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İNCİ EROĞLU
DOÇ. DR. YILSER DEVRİM
- Yüksek sıcaklık PEM yakıt hücrelerinde metal bipolar tabakanın korozyon direncinin geliştirilmesi
Improving corrosion resistance of the metal bipolar plates at high temperature proton exchange membrane(PEM) fuel cells
ZEHRA AKMER KARAHANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Mühendislik BilimleriGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ATA