Geri Dön

Investigating the performance and degradation of low platinum loaded proton exchange membrane fuel cells

Düşük platin yüklü proton değişimli yakıt hücrelerinin performansının ve bozulmasının araştırılması

  1. Tez No: 853986
  2. Yazar: ASAL SAEIDFAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Performans ve dayanıklılıktan ödün vermeden proton değişim membranlı yakıt hücre-lerindeki (PEMFC'ler) Platin (Pt) yükünün azaltılması, bu cihazların ticari olarak uygulanabilirliği için esastır. Pt yüklemesi, Pt/C ağırlık oranı, iyonomer yüklemesi ve seyreltme dahil olmak üzere katalizör katmanı (CL) tasarım değişkenlerinin etkisinin yanı sıra bu değişkenlerin etkileşiminin anlaşılması, düşük Pt yüklü katalizörlerin performansını ve dayanıklılığını artırmaya yönelik bilgiler sağlar. PEMFC'ler. CL özelliklerinin ve çalışma koşullarının hücre performansı, oksijen taşıma dirençleri, iyonik potansiyel kaybı ve katodik aşırı potansiyel üzerindeki etkisi ilk olarak ayrıntılı bir sözde üç boyutlu (P3D) model kullanılarak değerlendirilir. Model, farklı gözenekli katmanların mikroyapısal özelliklerini hesaba katan karışık ıslanabilirlik gözenek boyutu dağılımı matematiksel alt modelinin yanı sıra, CL mikroyapısal özelliklerine ilişkin ayrıntılı bir elektrokimyasal kinetik alt modelle birleştirilmiş çok fazlı izotermal olmayan bir P3D yaklaşımını kullanır. P3D modelinin geçici bir modele dönüştürülmesiyle, CL özelliklerinin düşük ve aşırı gerilim üzerindeki etkisi tartışılmıştır. Modelleme sonuçlarına dayanarak ayrıca CL kalınlığı, Pt yüklemesi, Pt/C oranı ve karbon destek malzemesinin spesifik etkilerini izole etmek için sistematik deneyler geliştirilmekte ve yürütülmektedir. Numunelerin yaşam başlangıcı (BOL) performansı hakkında bilgi edinmek için bir dizi kapsamlı yerinde elektrokimyasal karakterizasyon yöntemi kullanılır. Ayrıca, farklı CL özelliklerine sahip PEMFC'lerin dayanıklılığı, Pt çözünmesi ve karbon korozyonu bozunma mekanizmalarını simüle eden iki farklı hızlandırılmış stres testi (AST) altında değerlendirilir.

Özet (Çeviri)

Reduction of Platinum (Pt) loading in proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs) without sacrificing performance and durability is essential for the commercial viability of these devices. Comprehending the impact of the catalyst layer (CL) design variables including Pt-loading, Pt/C weight ratio, ionomer loading, and dilution as well as the interaction of these variables, provides insights for increasing the performance and durability of low Pt-loaded PEMFCs. In this thesis, the impact of CL characteristics and operating conditions on the cell performance, oxygen transport resistances, ionic potential loss, and cathodic overpotential is first evaluated using a detailed pseudo-three-dimensional (P3D) model. The model employs a multiphase non-isothermal P3D approach coupled with a detailed electrochemical kinetic sub-model concerning the CL microstructural features as well as the mixed wettability pore size distribution mathematical sub-model accounting for microstructural characteristics of different porous layers. By further developing the P3D model into a transient one, the impact of the CL characteristics on the voltage under and overshoot is discussed. Based on the modeling results, systematic experiments are developed and executed to isolate the specific effects of CL thickness, Pt-loading, Pt/C ratio, and carbon support material. A range of comprehensive in-situ electrochemical characterization methods is employed to gain insights into the beginning-of-life (BOL) performance of the samples. Moreover, the durability of PEMFCs of different CL features is evaluated under two accelerated stress tests (ASTs) simulating the Pt-dissolution and carbon corrosion degradation mechanisms.

Benzer Tezler

  1. Çarpmalı jet ve rib kullanımının kanal yüzeyindeki soğutma performansına etkilerinin araştırılması

    Investigating the effect of impinging jet and rib usage on the cooling performance of the channel surface

    ORHAN YALÇINKAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UFUK DURMAZ

  2. Investigating the effect of additives on the performance of non-stick coating films in composite structures

    Kompozit yapılardaki yapışmaz kaplama filmlerinde katkı malzemelerinin performansa etkisinin incelenmesi

    JABIR ISMAEILI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Kimya MühendisliğiEge Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BİKEM ÖVEZ

  3. Yeşil sentez yöntemiyle üretilen RGO/TiO₂ nanokompozitlerin sitotoksisite ve fotokatalitik aktivitelerinin araştırılması

    Investigating the cytotoxicity and photocatalytic activities of green synthesized RGO/TiO₂ nanocomposites

    AYŞE NURCAN SARIÇİÇEK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Mühendislik BilimleriKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AYÇA TANRIVERDİ

  4. Ti-6AL-4V biyomedikal alaşımı yüzeylerine ti - ha kompozitlerin tıg kaynak yöntemi ile kaplanması ve kaynak akım etkisinin araştırılması

    Coating of ti - HA composites on Tİ-6AL-4V biomedical alloy surfaces with tig welding method and investigating the welding current effect

    MUHAMMET GUMAN ÖZBEY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET TOPUZ

  5. Polihidroksialkonat esaslı polimerlerden büyük ölçekli eriyikten lif çekim prosesinde kanal içi parametrelerin lifin mekanik ve ısıl özelliklerine etkisinin araştırılması

    Investigation of the effects of in-channel parameters on the mechanical and thermal properties of fibers in the large-scale melt spinning process of polyhydroxyalkanoate-based polymers

    HATİCE AYBİGE AKDAĞ ÖZKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Uludağ Üniversitesi

    Polimer Malzemeler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ASLI HOCKENBERGER