Enerji dönüşüm sistemlerinde oksijen elektrokatalizi için modifiye elektrot geliştirilmesi ve çinko hava pili uygulamaları
Development of modified electrodes for oxygen electrocatalysis in energy conversion systems and zinc-air battery applications
- Tez No: 916097
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ RIZA ÖZKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Elektrokimya, Elektrokimyasal analiz, Elektrokimyasal davranış, Elektrokimyasal indirgeme, Elektrokimyasal oksidasyon, Elektrokimyasal ölçümler, Elektrokimyasal özellikler, Fizikokimya, Metaloftalosiyaninler, Spektroelektrokimya, Electrochemistry, Electrochemical analysis, Electrochemical behavior, Electrochemical reduction, Electrochemical oxidation, Electrochemical measurements, Electrochemical properties, Physical chemistry, Metallopthalocyanines, Spectroelectrochemistry
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizikokimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yenilenebilir, temiz ve maliyeti düşük enerji ihtiyacı son yıllarda hissedilebilir şekilde artmaktadır. Bu ihtiyaca cevap vermek amacıyla, enerji dönüştüren ve depolayan elektrokimyasal sistemler (EDDS) ve bu sistemler üzerinde gerçekleştirilen araştırma çalışmaları ön plana çıkmakta ve artarak devam etmektedir. EDDS'de değişik çalışma elektrotları üzerinde gerçekleştirilen elektrokimyasal reaksiyonların önemli bir çoğunluğu irreversibil, yavaş ve zor bir şekilde gerçekleşmekte ve şarj-deşarj aşırı gerilimine sebep olmaktadır. Bu sistemlerde gerçekleşen elektrokimyasal reaksiyonlar olarak oksijen, hidrojen, hidrojen peroksit ve suyun redoks tepkimeleri sıklıkla yer almaları nedeniyle ön plana çıkmaktadır. Söz konusu tepkimeleri reversibil ve hızlı bir şekilde gerçekleştirebilmek ve bu şekilde polarizasyon nedeniyle ortaya çıkan şarj-deşarj aşırı gerilimlerini azaltmak amacıyla elektrokimyasal katalizörler kullanılmaktadır. Yakıt ve metal-hava pillerinde yarı reaksiyon olarak yer alan oksijen redoks tepkimelerinin kinetiği oldukça yavaş olduğu için oksijen elektrokatalizör geliştirilmesi bu tür sistemlerde daha da büyük bir önem kazanmaktadır. Değişik bileşikler ve yöntemler ile hazırlanan birçok kompozit malzeme modifiye elektrot hazırlamak ve bu reaksiyonları katalizlemek amacıyla denenmektedir. Yakıt pilleri ve metal hava pillerinde oksijenin indirgenmesinde katalizör olarak uzun bir süredir platin kullanılmaktadır. Fakat, platin çok kısıtlı miktarlarda bulunan ve bu nedenle de çok pahalı olan bir metaldir. Dolayısıyla, yakıt pilleri ve metal hava pilleriyle bağlantılı bilimsel çalışmalar oksijeninin katodik indirgenmesinde platine alternatif olabilecek elektrokatalizörlerin bulunması ve bu maddelerle verimli, aktif ve ucuz elektrot sistemlerinin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşmıştır. Kimyasal ve termal olarak kararlı olan ftalosiyanin kompleksleri konjuge elektron sistemleri ve merkezlerine yerleşebilen farklı metaller ile alternatif elektrokatalizör adaylarıdır. Bu tez çalışması kapsamında ftalosiyanin temelli karbon destek malzemelerle modifiye edilmiş polimerik bağlayıcı içeren elektrokatalizörler kullanılmıştır. Katalizörlerin elektrokimyasal ve pil performans testleri gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The demand for renewable, clean, and cost-effective energy has noticeably increased in recent years. In response to this demand, research studies on electrochemical energy conversion and storage systems (EDDS) have gained prominence and are continuing to grow. A significant portion of the electrochemical reactions occurring on different working electrodes in EDDS are irreversible, slow, and difficult, leading to overvoltage during charging and discharging. Oxygen, hydrogen, hydrogen peroxide, and water redox reactions are prominent in these systems due to their frequent occurrence. Electrochemical catalysts are used to carry out these reactions in a reversible and rapid manner, aiming to reduce the overvoltage caused by polarization during charging and discharging. Since the kinetics of oxygen redox reactions, which are involved as half-reactions in fuel and metal-air cells, are quite slow, the development of oxygen electrocatalysts becomes even more crucial in such systems. Various composite materials prepared with different compounds and methods are being tried to prepare modified electrodes and catalyze these reactions. Platinum has been used as a catalyst for the reduction of oxygen in fuel cells and metal-air batteries for a long time. However, platinum is a metal that is found in very limited quantities and therefore very expensive. Consequently, scientific studies related to fuel cells and metal-air batteries have focused on finding alternative electrocatalysts to platinum for the cathodic reduction of oxygen and developing efficient, active, and inexpensive electrode systems with these materials. Phthalocyanine complexes, which are chemically and thermally stable, are alternative electrocatalyst candidates due to their conjugated electron systems and the ability to incorporate various metals at their centers. In this thesis study, electrocatalysts containing carbon support materials modified with phthalocyanine-based polymer binders have been used. Electrochemical and battery performance tests of the catalysts have been conducted.
Benzer Tezler
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Computational screening of transition metal single-atomcatalysts on monolayer graphene and defect-engineeredbilayer graphene for the oxygen reduction reaction
Oksijen indirgeme reaksiyonu icin tek katmanlı grafen üzerinde geçiş metali tek-atom katalizörlerinin ve kusur mühendisliği uygulanmış iki katmanlı grafenin hesaplamalı taraması
MEHMET ÇANKAYA
Doktora
İngilizce
2026
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ADEM TEKİN
- Design of functional polyhipe and MOF architectures for tunable heterogeneous catalysis
Ayarlanabilir heterojen kataliz için fonksiyonel polyhıpe ve MOF tabanlı mimarilerin tasarımı
ÇİĞDEM ÇAKICI
Doktora
İngilizce
2026
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM YAVUZ
DOÇ. DR. VOLKAN DEĞİRMENCİ
- N-deposited carbon supported FeNi alloys as electrocatalysts for oxygen evolution reaction
Oksijen evrimi reaksiyonu için N-katılımlı karbon destekli FeNi alaşım elektrokatalizörleri
AYLİN KINIK
- Katı oksit yakıt hücreleri için düşük ve orta sıcaklıkta çalışan yeni anot malzemelerinin geliştirilmesi ve performans analizleri
Development and performance analysis of new anode materials for low and intermediate temperature solid oxide fuel cell
ALİ MURAT SOYDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Bilim ve TeknolojiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER YILDIZ
PROF. DR. ALİ ATA