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: 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
- Characterization of baroplastics
Baroplastiklerin karakterizasyonu
ARİ ŞANT BİLAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN HAYRİ ACAR
- 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
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ BİLLUR DENİZ KARAHAN
- 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
2019
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE NİL TÜRKERİ
- Otomasyon yönetiminde insan faktörü ve Türk Otomotiv Sektöründe bir uygulama
Human factors in automation management and an application in Turkish Automative Industry
HALUK KÜÇÜK
- 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