Development of transition metal incorporated iridium oxide electrocatalyst and electrodes for oxygen evolution reaction (OER) in membrane based electrolyzers
Membran bazlı elektrolizörlerde oksijen evrim tepkimesi (OER) için geçiş metali katkılı iridyum oksit elektrokatalizör ve elektrot geliştirilmesi
- Tez No: 899634
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP YÜRÜM, PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
This thesis focuses on the development of transition metal-doped IrO2 electrocata- lysts and electrodes for the oxygen evolution reaction in membrane-based electrolyz- ers. The research aims to create more durable electrodes for PEM electrolyzers and to address the high costs and limited availability of IrO2 catalyst by incorporating it with transition metals, thereby enhancing its catalytic activity and reducing the iridium loading. Anodization for TiO2 nanotube growth on titanium mesh and the synthesis method of sol-gel for catalyst production were employed. The optimal anodization parameters were determined to be a 0.5 wt% NH4F solution, an applied voltage of 30 V, and an anodization duration of 6 hours. Furthermore, all of the transition metal-incorporated catalyst inks, with Mn-doped as the highest performer with an overpotential of 342 mV at 10 mAcm−2, outperformed pristine IrO2, which had an overpotential of 433 mV. The performance of the transition metal-doped IrO2 and their interaction with nanotubular TiO2-coated titanium mesh were also assessed, highlighting the potential of these doped catalysts with reduced iridium content for sustainable hydrogen production in electrolyzers.
Özet (Çeviri)
Bu tez, membran bazlı elektrolizörlerde oksijen evrim reaksiyonu için geçiş metali katkılı IrO2 elektrokatalizörlerin ve elektrotların geliştirilmesine odaklanmaktadır. Araştırmanın amacı, PEM elektrolizörler için daha dayanıklı elektrotlar oluşturmak, ve IrO2 katalizörünün yüksek maliyetini ve sınırlı bulunabilirliğini, geçiş metallerini dahil ederek katalitik aktivitesini artırıp iridyum yüklemesini azaltarak ele almaktır. Titanyum örgü üzerinde TiO2 nanotüp büyümesi için anodizasyon ve katalizör üre- timi için sol-jel sentez yöntemi kullanılmıştır. Anodizasyon için en iyi parametreler, %wt0.5 NH4F çözeltisi konsantrasyonu, 30V uygulama voltajı ve 6 saat anodiza- syon süresi olarak bulunmuştur. Ayrıca, geçiş metali ile katkılanmış tüm katal- izör mürekkepleri, özellikle 10 mAcm−2'de 342 mV'luk aşırı potansiyele sahip Mn katkılı katalizör en yüksek performansı göstererek, 433 mV aşırı potansiyele sahip saf IrO2'den daha iyi performans sergilemiştir. Geçiş metali katkılı IrO2'nin ve nanotü- plü TiO2 kaplı titanyum örgülerin etkileşimlerinin performansı da değerlendirilmiş ve iridyum miktarı azaltılmış bu katkılı katalizörlerin elektrolizörlerde sürdürülebilir hidrojen üretimi için potansiyeli vurgulanmıştır.
Benzer Tezler
- Ftalosiyanin fonksiyonel polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of phthalocyanines functional polymers
SİNEM BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Polimer Bilim ve TeknolojisiHitit ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜMEYRA MERT BALABAN
- Yüksek performanslı karbon/metal-oksit nanokompozit süperkapasitörlerin üretim ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of high performance carbon/metal-oxide nanocomposite supercapacitors
NERİMAN SİNAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilim ve TeknolojiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ECE ÜNÜR YILMAZ
- Microwave assisted synthesis of MCM-41 type mesoporous materials and diffusion of organic vapors in porous media: mcm-41 and carbon nanotubes
MCM-41 tipi mezogözenekli malzemelerin mikrodalga yöntemiyle sentezi ve gözenekli ortamlarda organik buharlarin difüzyonu: MCM-41 ve karbon nanotüp
ASLI ERGÜN
Doktora
İngilizce
2011
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUDA YÜRÜM
- Modifiye edilmiş nanokompozit malzeme sentezi ve sulu ortamdan sezyumun uzaklaştırılmasında kullanımı
Synthesis of modified nanocomposite material and its use on removal of cesium from aqueous media
BİLAL ÇETİN
Doktora
Türkçe
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZCAN
DR. BEKTAŞ KARAKELLE
- Bazı makro halkalı eterlerin sentezleri ve iyonofor özelliklerinin incelenmesi
A Novel synthesis of nitro benzo crowns from dinitro halogene benzenes
ERDOĞAN KARAPINAR