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: 171

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. Characterization of baroplastics

    Baroplastiklerin karakterizasyonu

    ARİ ŞANT BİLAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR

  2. Investigating the hydrothermal process parameters' effect on the mxoy (M: Ni, Mn, Co) powder properties and evaluating their performances when used as anodes for lithium ion batteries

    Mxoy (M: Ni, Mn, Co) toz özellikleri üzerine hidrotermal proses parametrelerinin etkisinin incelenmesi ve lityum iyon bataryalarda anot olarak performanslarının değerlendirilmesi

    REYHAN SOLMAZ ERGUN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLLUR DENİZ KARAHAN

  3. Ilımlı-nemli iklim koşullarında keçe esaslı bitkilendirilmiş cephe sistemlerinin ısıl performansının değerlendirilmesi

    Evaluation of thermal performance of felt type vegetated facade systems under temperate-humid climate conditions

    ELİF ÖZER YÜKSEL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE NİL TÜRKERİ

  4. Otomasyon yönetiminde insan faktörü ve Türk Otomotiv Sektöründe bir uygulama

    Human factors in automation management and an application in Turkish Automative Industry

    HALUK KÜÇÜK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    DOÇ.DR. İ. HAKKI BİÇER

  5. 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