Yeşil sentez yöntemi ile nanoparçacık katalizörlerinin geliştirilmesi ve PEM elektroliz hücrelerinde uygulaması
Development of nanoparticle catalysts with the green synthesis method and their application in PEM electrolysis cells
- Tez No: 977415
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ARZU EKİNCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Siirt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, elektrik enerjisini kimyasal enerjiye dönüştüren proton değişim membranlı (PEM) elektroliz hücreleri için çevre dostu, ekonomik ve sürdürülebilir bir yöntem olarak yeşil sentez yaklaşımı benimsenmiştir. Bu kapsamda, biyolojik atık niteliğindeki fıstık yaprağı ekstraktı kullanılarak, düşük çevresel etkiye ve maliyete sahip bir indirgen madde elde edilmiş, bu madde aracılığıyla NiO, LaO ve CeO2 metal oksit nanoparçacıkları sentezlenmiştir. Sentezlenen bu metal oksit nanoparçacıkları, yüksek elektrokimyasal aktiviteye sahip IrOx ile birlikte Adams füzyon yöntemi kullanılarak IrO2-NiO, IrO2-CeO2 ve IrO2-LaO kompozit katalizörleri haline getirilmiş ve PEM elektroliz hücrelerinde anot katalizörleri olarak test edilmiştir. Performans değerlendirmeleri, 20–70 °C aralığında ve sabit sıvı akış hızında polarizasyon ölçümleriyle yapılmıştır. Sonuçlar, IrO2-NiO katalizörünün en düşük hücre gerilimi ve en yüksek akım yoğunluğu değerlerine ulaşarak en iyi elektrokimyasal performansı sergilediğini göstermiştir. IrO2-CeO2 katalizörü, yüksek gerilimlerde yüksek güç yoğunluğu üretmiştir. CeO2'nin oksijen boşluğu oluşturabilme kapasitesi nedeniyle yüksek potansiyellerde aktivitesi artsa da düşük iletkenliği nedeniyle reaksiyon kinetiği sınırlı kalmıştır. IrO2-LaO katalizörü ise orta seviyede bir performans sergilemiş; düşük elektriksel iletkenliğine rağmen, LaO'nun IrO2 ile oluşturduğu kimyasal etkileşim sayesinde CeO2'den daha iyi ancak NiO'dan daha düşük aktivite göstermiştir. Tüm katalizörlerin yapısal, morfolojik ve yüzey özellikleri XRD, TEM,SEM ve XPS analizleriyle detaylı şekilde karakterize edilmiştir. Bu çalışmada, farklı metal oksit destekli IrO2 katalizörlerinin elektrokimyasal aktivite ve güç yoğunluğu performansları karşılaştırılmış ve NiO destekli IrO2 katalizörünün PEM elektroliz hücreleri için en uygun anot katalizörü olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, a green synthesis approach was adopted as an environmentally friendly, economical, and sustainable method for proton exchange membrane (PEM) electrolysis cells that convert electrical energy into chemical energy. In this context, a reducing agent with low environmental impact and cost was obtained using pistachio leaf extract, a biological waste, and NiO, LaO, and CeO2 metal oxide nanoparticles were synthesized using this material. These synthesized metal oxide nanoparticles, along with high electrochemical activity IrO2, were transformed into IrO2-NiO, IrO2-CeO2, and IrO2-LaO composite catalysts using the Adams fusion method and tested as anode catalysts in PEM electrolysis cells. Performance evaluations were conducted using polarization measurements at a constant liquid flow rate and a temperature range of 20–70°C. The results showed that the IrO2-NiO catalyst exhibited the best electrochemical performance by achieving the lowest cell voltage and highest current density values. The IrO2-CeO2 catalyst produced high power density at high voltages. Although CeO2's activity increased at high potentials due to its ability to generate oxygen vacancies, its low conductivity limited the reaction kinetics. The IrO2-LaO catalyst, on the other hand, exhibited moderate performance; despite its low electrical conductivity, it exhibited better activity than CeO2 but lower activity than NiO due to the chemical interaction between LaO and IrO2. The structural, morphological, and surface properties of all catalysts were characterized in detail by XRD, TEM, and XPS analyses. The electrochemical activity and power density performances of different metal oxide-supported IrO2 catalysts were compared, and the NiO-supported IrO2 catalyst was determined to be the most suitable anode catalyst composition for PEM electrolysis cells.
Benzer Tezler
- Yeşil sentez yöntemiyle elde edilen metal oksit bazlı katalizörlerin pem yakıt pili uygulamalarındakiperformanslarının incelenmesi
Investigation of the performance of metal oxide based catalysts obtained by green synthesis method in pem fuel cell applications
FIRAT ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiSiirt ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN BAYTAR
- Fıstık yaprağı ekstrağından demir oksit yeşil sentezi ve sodyum borhidrürün hidrolizinde katalizör destek malzemesi olarak kullanılmasının araştırılması
Iron oxide green synthesis from peanut leaf extract and investigation of the use of sodium borohydride as a catalyst support material in the hydrolysis
AYŞE YELDA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiSiirt ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL DEMİR
- Sodyum borhidrür hidrolizi için yeni nesil nanokatalizörlerin sentezi, karakterizasyonu ve biyokimyasal uygulamaları
Synthesis, characterization and biochemical applications of new generation nanocatalysts for sodium borohydride hydrolysis
FULYA GÜLBAĞÇA
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH ŞEN
- Yeşil sentez yöntemi ile salvıa forskahleı ekstraktları kullanılarak ZnO nanoparçacık sentezi, karakterizasyonu ve antibakteriyel aktivitelerinin araştırılması
Investigation of ZnO nanoparticle synthesis, characterization and antibacteri̇al activities using salvia forskahlei extracts with the green synthesis method
ŞEYMA DEVECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyoteknolojiSelçuk ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YILDIRIM
- İlaç taşıyıcı sistemler için yeşil sentez ile üretilmiş manyetik demir nanoparçacık içerikli malzeme hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of material containing magnetic iron nanoparticles produced by green synthesis for drug delivery systems
ONUR MİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriMersin ÜniversitesiNanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL TURABİK