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
- Tez No: 853986
- Danışmanlar: PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
- 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
2025
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİKEM ÖVEZ
- 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
2026
Mühendislik BilimleriKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYÇA TANRIVERDİ
- 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
2025
Makine MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET TOPUZ
- 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
2025
Polimer Bilim ve TeknolojisiBursa Uludağ ÜniversitesiPolimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASLI HOCKENBERGER