Polimer kompozit elektrolitlerin proton iletkenlik-serbest hacim ilişkilerinin pozitron yok olma ömür spektroskopisi tekniği (PALS) ile incelenmesi
Investigation of proton conductivity-free volume relationships of polymer composite electrolytes by using positron annihilation lifetime spectroscopy technique (PALS)
- Tez No: 902374
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MESUT YILMAZOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yalova Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
Bu tez çalışması, SPEEK (sülfolanmış polieter eter keton) matrislerindeki farklı sülfonasyon derecelerinin (DS) proton iletkenliği ve dielektrik davranışları üzerindeki etkilerini Pozitron Yok Olma Ömür Spektroskopisi (PALS) ile ölçülen serbest hacim fraksiyonları ile birlikte değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilmiştir. Elektrolitlerin yapısal, termal ve morfolojik özellikleri FTIR, TGA ve SEM analizleri kullanılarak karakterize edilmiş, ardından PALS ile serbest hacim fraksiyonları belirlenmiştir. Bu veriler, elektrolitlerin iletkenlik mekanizmaları üzerinde kritik bir öngörü sunmaktadır. SPEEK-65 ve SPEEK-80 elektrolitlerinin PALS sonuçları, her birinin iç yapısındaki serbest hacim fraksiyonlarının farklılıklarını ortaya koymaktadır. Özellikle, SPEEK-65'in daha düşük serbest hacim fraksiyonuna sahip olması, daha düşük sülfonasyon derecesine işaret etmekte ve dolayısıyla daha az boşluk içerdiğini göstermektedir. Diğer yandan, SPEEK-80'in yüksek serbest hacim fraksiyonu, daha yüksek sülfonasyon derecesinin bir göstergesi olarak daha fazla boşluğa işaret etmektedir. Proton iletkenliği ve dielektrik özellikler geniş sıcaklık (300-370 K) ve frekans (20Hz-1MHz) aralıklarında ölçülmüş ve PALS sonuçlarıyla ilişkilendirilmiştir. Daha yüksek serbest hacim fraksiyonunun, proton iletim mekanizmasını ve dolayısıyla elektrolitin elektriksel performansını nasıl etkilediği açıklığa kavuşturulmuştur. Bu ilişki, sülfonasyon işleminin polimer matrisindeki yapısal değişiklikler üzerindeki etkisinden kaynaklanmaktadır. Sonuç olarak, PALS sonuçları, SPEEK elektrolitlerinin yapısal ve elektriksel özelliklerinin detaylı bir şekilde analiz edilmesini sağlamakta ve bu veriler, elektrolitlerin enerji depolama, yakıt hücresi teknolojileri ve diğer uygulamalar için optimize edilmesinde önemli bir rehber olarak hizmet etmektedir. Bu çalışma, kompleks iletkenlik ve dielektrik davranışını anlamak için PALS tekniğinin güçlü bir araç olduğunu vurgulamakta ve ileriye dönük araştırmalar için önemli bir temel sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the effects of different sulfonation degrees (DS) in SPEEK (sulfonated polyether ether ketone) matrices on proton conductivity and dielectric behaviors, evaluated in conjunction with free volume fractions measured using Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy (PALS). The structural, thermal, and morphological properties of the electrolytes were characterized using FTIR, TGA, and SEM analyses, followed by determination of free volume fractions via PALS. These data provide critical insights into the conductivity mechanisms of the electrolytes. PALS results for SPEEK-65 and SPEEK-80 electrolytes reveal differences in the free volume fractions within their respective matrices. Specifically, SPEEK-65's lower free volume fraction indicates a lower DS and consequently less void space. In contrast, SPEEK-80's higher free volume fraction suggests greater voids, indicative of a higher DS. Proton conductivity and dielectric properties were measured over wide temperature (300-370 K) and frequency (20Hz- 1MHz) ranges and correlated with PALS outcomes. The impact of higher free volume fractions on the proton conduction mechanism and hence the electrical performance of the electrolyte has been elucidated. This relationship stems from the structural changes induced by the sulfonation process within the polymer matrix. In conclusion, PALS results enable a detailed analysis of the structural and electrical properties of SPEEK electrolytes, serving as a significant guide for optimizing these materials for applications in energy storage, fuel cell technologies, and other fields. This study highlights PALS as a powerful tool for understanding complex conductivity and dielectric behaviors, laying a crucial foundation for future research.
Benzer Tezler
- The production of anhydrous proton conducting biomembranes for polymer electrolyte membrane fuel cell application
Polimer elektrolit membran yakıt hücrelerinin uygulamaları için nemsiz proton iletken biyomembranların üretilmesi
AYŞE ASLAN
- SPEEK/KİTOSAN/IL kompozit yapılarının 1)PEM yakıt hücrelerinde proton değişim membran olarak kullanımı 2)müreksit adsorpsiyonunda kullanımı
The use of SPEEK/KİTOSAN/IL composite structures as 1)proton exchange membrane in PEM fuel cells 2)murexide adsorbent
FATİH BAYIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MESUT YILMAZOĞLU
- PEM YAKIT HÜCRELERİ İÇİN MEMBRAN-ELEKTROT-YIĞINLARININ HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU
PREPARATION AND CHARACTERIZATON OF MEMBRANE-ELECTRODE-ASSEMBLIES FOR PEM FUEL CELL
SERPİL YILMAZTÜRK GÜNEY
Doktora
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ
- Proton değişim membranlı yakıt hücreleri için grafen oksit katkılı kompozit elektrolitlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of graphene oxide doped composite electrolytes for proton exchange membrane fuel cells
ESRA ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT YILMAZOĞLU
- Synthesis and characterization of ion conducting organic electrolytes
İyon iletken organik elektrolitlerin sentezi ve karakterizasyonu
MURAT KUFACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
KimyaFatih ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYHAN BOZKURT
YRD. DOÇ. DR. METİN TÜLÜ