Karbon/grafen bazlı elektrokatalizör geliştirilmesi ve hidrojen evrim reaksiyonu incelemesi
Development of carbon/graphene based electrocatalyzer and investigation of its hydrogen evolution reaction performance
- Tez No: 965727
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAY ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Enerji, Kimya Mühendisliği, Chemistry, Energy, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektrokatalizör, Hidrojen enerjisi, Electrocatalyst, Hydrogen energy
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrojen Evrim Reaksiyonu iyileştirme çalışmaları, dünyada artan enerji ihtiyacını çevreci yöntemlerle karşılama noktasında oldukça önemli bir yere sahiptir. Günümüzde enerji ihtiyacının büyük ölçüde fosil yakıtların işlenmesi ile karşılanıyor olması çevre sorunlarını giderek arttırmakta ve iklim krizine yol açmaktadır. Hidrojen enerjisi kullanımının en çevreci yöntemlerinden biri hidrolizdir. Hidroliz, suyun ayrıştırılmasıyla hidrojen üretimi elde etme prensibine dayanır. Bu çalışmada, elektroliz prosesindeki Hidrojen Evrim Reaksiyonu (HER) için katalitik verimi artırmak ve maliyetli elektrokatalizörlere alternatif yeni bir elektrokatalizör sentezlemek hedeflenmiştir. Çalışma kapsamında; Grafen(Gr) , Ni-S ve Aktif Karbonun (AK) farklı oranlarda birleşimi üzerine çalışarak farklı elektrokatalizörler sentezlenmiştir. AK sentezi için ceviz kabuğu kullanılmıştır. Hidrotermal sentez yöntemiyle NiS sentezlenmiştir. AK, Gr ve Ni-S farklı birleşim oranlarında emdirme yöntemiyle birleştirilmiş ve elektrokatalizör sentezi gerçekleştirilmiştir. AK, Gr ve Ni-S kullanılarak farklı birleşim oranlarında 3 farklı katalizör sentezlenmiştir. Bunlar sırayla; %80 AK %20 Gr, %80 AK %20 NiS, %80 AK %10 Gr %10 NiS içeriğine sahiptir. Sentezlenen katalizörlerin fonksiyonel grupları, yüzey morfolojisi, kristal yapısı ve yüzey alanı gibi fiziksel kimyasal özelliklerini analiz edebilmek için X-ışını kırınım desenleri, X-Ray fotoelektron spektroskopisi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ve N2 Adsorpsiyon-Desorpsiyon Analizi yöntemleri kullanılmıştır. Elektrokatalizörlerin elektrokatalitik aktivitesini analiz edebilmek için ise Doğrusal tarama voltametrisi , Döngüsel voltametri, Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), Kronoamperometri ve Stabilite testleri uygulanmıştır. %80AK %20Gr, %80AK %20NiS, %80AK %10AK %10Gr elektrokatalizörlerinin Tafel eğimi sırasıyla şu şekildedir; 141,87 mV/dec , 148,5 mV/dec, 97,76 mV/dec. Aşırı potansiyel değerleri ise şu şekildedir, 143mV, 270mV, 140mV. Bu iki değer sonucuna göre elektrokatalizörler yorumlandığında, en iyi katalitik etkiye sahip katalizörün %80AK %10Gr %10NiS olduğu görülmektedir. NiS ve Gr etkisinin tek başına kullanımının birlikte kullanımına kıyasla daha az avantajlı olduğu anlaşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Hydrogen Evolution Reaction improvement studies have a very important place in meeting the increasing energy demand in the world with environmentally friendly methods. Today, the fact that the energy demand is largely met by the processing of fossil fuels is increasing environmental problems and leading to climate crisis. One of the most environmentally friendly methods of using hydrogen energy is hydrolysis. Hydrolysis is based on the principle of obtaining hydrogen production by decomposing water. In this study, it is aimed to increase the catalytic efficiency for the Hydrogen Evolution Reaction (HER) in the electrolysis process and to synthesize a new electrocatalyst as an alternative to costly electrocatalysts. Within the scope of the study; Different electrocatalysts were synthesized by working on the combination of Graphene (Gr), Ni-S and Activated Carbon (AC) at different ratios. Walnut shell was used for AC synthesis. NiS was synthesized by hydrothermal synthesis method. AC, Gr and Ni-S were combined by impregnation method at different combination ratios and electrocatalyst synthesis was carried out. 3 different catalysts were synthesized at different combination ratios using AC, Gr and Ni-S. These are; 80% AK 20% Gr, 80% AK 20% NiS, 80% AK 10% Gr 10% NiS, respectively. In order to analyze the physical chemical properties such as functional groups, surface morphology, crystal structure and surface area of the synthesized catalysts, X-ray diffraction patterns (XRD), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and N2 Adsorption-Desorption Analysis (BET) methods were used. In order to analyze the electrocatalytic activity of electrocatalysts, Linear scan voltammetry (LSV), Cyclic voltammetry (CV), Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Chronoamperometry (CA) and Stability tests were applied. The Tafel slopes of the 80% TC 20% Gr, 80% TC 20% NiS, 80% TC 10% TC 10% Gr electrocatalysts are as follows; 141.87 mV/dec, 148.5 mV/dec, 97.76 mV/dec. The overpotential values are as follows; 143mV, 270mV, 140mV. When the electrocatalysts are interpreted according to these two values, it is seen that the catalyst with the best catalytic effect is 80% TC 10% Gr 10% NiS. It has been understood that the effect of NiS and Gr alone is less advantageous compared to their use together.
Benzer Tezler
- Pik demiri ve karbon çeliğinin sulu çözeltiler içindeki korozyon hızının tayini
Determination of the rate of corrosion of the cast iran and carbon steel in the aqueous solutions
EMİNE NAZAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYRİ YALÇIN
- Katı yakıtların akışkan yatakta yakılması ve katı miktarının yatak yüksekliğine etkisi
Combustion of solid fuels in the fkuidized beds and the effects of solid quantity to the height of bed
KAMİL BEKİR KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ YÜCEL UYAREL
- ŞAl2 Cr (HC00)3 (OH)3 Cl3Ö kompleksinin yapısı ve tabakalama“Tanning”kapasitesinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
AYSUN AÇU
- İncir işletmelerinde açığa çıkan hurda incirlerin tek hücre proteini üretiminde substrat olarak kullanımı
Başlık çevirisi yok
HÜLYA OKER
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Bilimi ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KARAPINAR
- Toz kakaoda tağşiş saptama metodları üzerinde çalışmalar
Başlık çevirisi yok
TOMRİS ALTUĞ
Doktora
Türkçe
1987
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MERAL GÖNÜL