Anyon değişim membran yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere katot katalizörlerinin sentezi ve aktivitesinin belirlenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ALI TAMBWE AMIR
Danışman: Fatma Çiğdem Güldür
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Yakıt hücreleri kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüşümünü sağlayan cihazlardır. Farklı hücre tasarımları içerisinden polimer elektrolit membran (PEM) yakıt hücresi, düşük çalışma sıcaklığı, korozyona dayanıklılık ve yüksek güç yoğunluğu gibi avantajları ile öne çıkmaktadır. Bununla birlikte PEM yakıt hücrelerinin performansı katottaki düşük reaksiyon hızı ve yüksek maliyetli platin katalizörlerin kullanımını gerektirmesi nedeniyle sınırlanmaktadır. Bu çalışmanın amacı, anyon değışım membran yakıt hücresinde oksijen indirgenme reaksiyonunun elektrokatalizi için platin grubu metal içermeyen, aktif ve ucuz katalizörlerin geliştirilmesidir. Literatürden elde edilen bilgilere göre hidrojen beslemeli anyon değişim membran yakıt hücresinde Pt/C katalizörüne yakın performans sergileyen Fe-N-C, Co-N-C gibi azot katkılandırılmış katalizörlerin varlığı ümit vericidir. Bu çalışma kapsamında, Fe, Mo ve Zn bazlı azot katkılı katalizörler sentezlenerek geliştirilmesine çalışılmıştır. N-katkılama, azot kaynağının etkisini görmek için melamin, üre ve melamin/üre karışımı olmak üzere üç farklı azot kaynağı kullanılarak farklı sıcaklıklarda piroliz işlemi ile gerçekleştirilmiştir. Artan sıcaklıkla azot miktarı da azaldığı gözlenmiştir. Ardından poliol yöntemi ile etilen glikol indergemesi ile katalizörler sentezlenmiştir. Sentezlenen katalizörler, kristal yapısı ve elementel bileşim gibi fiziksel özelliklerin belirlenmesi amacıyla X-ışını kırınımı ve X-ışını fotoelektron spektroskopisi analizleri ile karakterize edilmiştir. Katalizörlerin anyon değışım membran (ADM) yakıt hücresi katotunda kullanılabilirliğinin incelenmesi için alkali elektrolit ortamında döngülü voltametri analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre en yüksek azot katkılama oranları 650 oC'de elde edilmiş olup, azot içeriği melamin, üre-melamin karışımı ve üre için sırasıyla % 2,49; % 1,77 ve % 1,5 olmuştur. Kısmi tarama sonrasında tüm numunelerin yüzeylerinin piridinik ve pirolik azot atomları açısından zengin olduğu ayrıca hem fiziksel hem de elektrokimyasal karakterizasyondan N-katkılı karbon siyahı desteği üzerine çinko yüklenen (Zn-CN) katalizör, - 381,2 mV potansiyelinde -1 mA'lik yüksek akım sahip olarak hazırlanan en iyi katalizör olduğu tespit edilmiştir.