PEM Yakıt Pilleri İçin Hidrofobik Yüzey Geliştirilmesi


Thesis Type: Doctorate

Institution Of The Thesis: Ataturk University, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği, Turkey

Approval Date: 2019

Thesis Language: Turkish

Student: HANDE UNGAN

Consultant: Ayşe Bayrakçeken Yurtcan

Abstract:

Yakıt pilleri, gelecekte ihtiyaç duyulan enerjinin büyük bölümünü karşılaması düşünülen enerji çevrim araçlarıdır. Yakıt pilleri içerisinde özellikle polimer elektrolit membran (PEM) yakıt pillerinin korozyona dayanıklı oluşu, düşük çalışma sıcaklığı, taşınabilir oluşu ve hareketli uygulamalar için uygunluğu nedeniyle büyük ilgi görmektedir. PEM yakıt pillerinin performansını arttırmada su yönetimi önemli bir rol oynamaktadır. PEM yakıt pillerinde etkin su yönetimi hem membranın yeterince nemli olup iyonların geçişine olanak sağlanması hem de gaz geçiş yollarının aşırı su miktarı yüzünden tıkanmasının önüne geçilmesi için çok önemlidir. Bu nedenle bu çalışmada PEM yakıt pillerinde kullanılmak üzere hidrofobik polimer olan polidimetilsiloksan (PDMS) ve (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES) polimerleri kullanılarak su taşmalarının önüne geçecek ve kesintiye uğramadan reaksiyonun gerçekleşmesini sağlayacak bir katalizör tabakası çözeltisi hazırlanarak hidrofobik gaz difüzyon tabakaları (GDL) yüzeyleri elde edilmiştir. İki farklı GDL yüzeyine (GDL 34 BC ve GDL 25 BC) bu polimerlerin farklı oranlarda (%5, %10, %20) yüklenmesiyle membran elektrot yapıları (MEA) elde edilmiştir. Hazırlanan yüzeylerin taramalı elektron mikroskopu (SEM), enerji yayılımlı X-ışını analizi (EDX), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve temas ölçüm analizleri yapılmıştır. Ayrıca her bir katalizör çözeltisinin elektrokimyasal karakterizasyonu yapılarak elde edilen grafikler yorumlanmıştır. Kullanılan iki farklı GDL yüzeyinden GDL 34 BC’nin PEM yakıt pilleri için kullanımının daha uygun olduğu ve çok daha iyi performans sergilediği gözlenmiştir. PDMS polimeri için %10, APTES polimeri için %5 oranlarını içeren yakıt pilleri en yüksek pil performansını göstermiştir.