PEM yakıt hücrelerinde Pt temelli elektro katalizöre Ti destek ara yüzeyin etkisi
Effect of Ti support interface on Pt-based electro catalyst in PEM fuel cells
- Tez No: 897114
- Danışmanlar: PROF. DR. OSMAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 143
Özet
Proton Değişimli Yakıt Hücrelerinde (PDYH) kullanılan elektro katalizörün platin tabanlı olması ve yaş kimya yöntemi ile yapılan katalizör çalışmalarında kullanılan platin tuzunun maliyetinin yüksek olması, hücrelerin yaygın kullanımını (otomobil, şehir aydınlatma, portatif cihazlar, askeri cihazlar) sınırlamaktadır. Farklı malzeme ve kalınlıklarda kaplanan nano ölçekli bimetalik katalizörlerin, etkinliğinin arttırılmasında ve dolayısıyla sınırlayıcı maliyet koşullarının giderilmesinde önemli rol oynayacağı tahmin edilmektedir. Nano ölçekli katalizörlerin hazırlanması için ultra yüksek vakum (UHV) ortamında, Magnetron Saçtırma yöntemi ile 22 µ𝑔/cm2 platin yüklemesi altında farklı kalınlıklarda kaplanmış Ti-Pt bimetalik katalizörler hazırlanmıştır. Bu katalizörlerin yüzey bağlanma enerjisinin ve yüzey elektronik yapısının tespiti için X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve katalizörlerin elektro kimyasal karakterizasyonu için ise Döngüsel Voltametri (DV) tekniği kullanılmıştır ve bu yöntemle elektrokimyasal aktif yüzey alanı (EAYA) belirlenmiştir. Platinin katalizör yüzeyinde oluşan topaklanma sorunu, EAYA'ya sınırlayıcı etkiler oluşturmaktadır. Taramalı Elektron Mikroskop ile katalizör yüzeyinde parçacık boyutları tespit edilmiş ve titanyum ara desteğinin platin topaklanma sorununa en verimli katkının 33 Å kalınlıkta olduğu gözlemlenmiştir. Deneysel çalışmada farklı kalınlıklarda hazırladığımız örneklerin DV tekniği ile karakterizasyonu yapılmış ve elde edilen sonuçlarda gPlatin başına düşen en yüksek EAYA değeri 19,1 m²/gPlatin ile Ti99Pt (99Å titanyum kaplama üzerine 22µg/cm2 platin kaplama) kodlu bimetalik katalizör olduğu belirlenmiştir. Titanyum kaplaması yapılmamış Ti00Pt kodlu platin katalizörün EAYA değeri 16,7 m2/gPlatin belirlenmiştir. Bu da bizlere titanyum ara destek tabakasının elektrokimyasal aktif yüzey alanının artışında etkilerinin olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The fact that the electrocatalyst used in Proton Exchange Membrane Fuel Cells (PEMFC) is platinum-based and the high cost of platinum salt used in catalyst studies carried out with the wet chemistry method limits the widespread use of the cells (automobiles, city lighting, portable devices, military devices). It is estimated that nanoscale bimetallic catalysts coated in different materials and thicknesses will play an important role in increasing the efficiency and therefore eliminating the limiting cost conditions. For the preparation of nanoscale catalysts, Ti-Pt bimetallic catalysts coated with different thicknesses were prepared under 22 µ𝑔/cm2 platinum loading by Magnetron Sputtering (MS) method in ultra-high vacuum (UHV) environment. X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) was used to determine the surface binding energy and surface electronic structure of these catalysts, and Cyclic Voltammetry (CV) technique was used for the electrochemical characterization of the catalysts, and the electrochemical active surface area (EASA) was determined with this method. The aggregation problem of platinum on the catalyst surface creates limiting effects on EASA. Particle sizes on the catalyst surface were determined using a Scanning Electron Microscope, and the most efficient contribution of the titanium intermediate support to the platinum aggregation problem was observed at a thickness of 33 Å. In the experimental study, the samples we prepared at different thicknesses were characterized with the DV technique and in the results obtained, it was determined that the highest EASA ratio per gPlatin was 19,1 m²/gPlatin and the bimetallic catalyst coded Ti99Pt (22µg/cm2 platinum coating on 99Å titanium coating). The EAYA ratio of the platinum Ti00Pt coded platinum catalyst without titanium coating was determined as 16,7 m2/gPlatinum. This shows us that the titanium intermediate support layer has an effect on increasing the electrochemical active surface area.
Benzer Tezler
- Polimer elektrolit yakıt hücreleri için nano-boyutlu elektro-katalizör sentezi ve karekterizasyonu
Synthesis of nano particle sized electro-catalyst for polymer electrolyte fuel cells and characterization
EVREN OĞUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Kimya MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN SADIKOĞLU
- PEM tipi yakıt hücrelerinde kullanılan katalizörlerde farklı karbon desteği kullanılarak yüzey alanının arttırılması ve kinetik özelliklerinin geliştirilmesi
Increasing the surface area and kinetic properties of the catalysts used in PEM fuel cells by using different carbon supports
FURKAN DÜNDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Mühendislik BilimleriGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ALİ ATA
- Yakıt hücreleri için akımsız biriktirme yöntemi ile karbon destekli katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Synthesis of carbon supported electro-catalyst for fuel cells with electroless deposition and characterization
PINAR YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
EnerjiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ATA
- Ru temelli geliştirilen bazı katalizörlerin NABH4'ün hidrolizinde kullanılması ve elektrooksidasyonla katalitik aktivitelerinin belirlenmesi
The use of some Ru-based catalysts in hydraulysis of NABH4 and determining their catalytic activities by electrooxidation
TÜLİN AVCI HANSU
Doktora
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLAL DEMİR KIVRAK
PROF. DR. ÖMER ŞAHİN
- PEM yakıt hücrelerinde kullanılan anot katalizörünün sentezi, karakterizasyonu ve hücre performansına etkisinin incelenmesi
Investigation of the synthesis, characterization, and effect on cell performance of anode catalyst used in PEM fuel cells
SERKAN KARADENİZ
Doktora
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEZİHE AYAS