Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Atatürk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SONNUR KURTULUŞ
Danışman: Ayşe Bayrakçeken Yurtcan
Özet:
Bu çalışmada PEM yakıt pilleri için geçiş metalleri kullanılarak magnetron saçtırma yöntemi ile ince filmler ile elektro katalizörler geliştirmeye odaklanılmıştır. Yakıt pili sistemlerin en maliyetli bileşeni katalizör yüzeyi için platin kullanımının azaltması ve daha ekonomik metal türlerinden faydalanılarak hem performans artışı hem de maliyet azaltılması amacıyla ele alınmıştır Yöntem: Bu çalışmada magnetron saçtırma yöntemi ile hedef olarak Co, Ni, Fe, Cu gibi ucuz ve kolaylıkla elde edebileceğimiz geçiş metalleriyle ince film kaplamaları kullanılmıştır. Ticari platin/karbon Tanaka referans kaplama olarak kullanılmıştır. Beş farklı miktarda platin içeren numune yüzeyleri hazırlanmıştır. Farklı miktarlarda platin içeren numunelerin yüzeyine 60 saniye ve 300 saniye olmak üzere iki farklı sürede herbir metal ayrı ayrı saçtırma yapılarak uygulanmıştır. İnce film kaplama süresi ile numune yüzeyindeki film kalınlığı kontrol edilmiş ve Co, Ni, Fe ve Cu için her numunede bu değişkenler kullanılmıştır. Bulgular: Farklı metal türleri ve farklı platin miktarları kullanılarak hazırlanan numunelerin fiziksel karakterizasyonları SEM, EDS, XPS ile kimyasal karakterizasyonları ise çevrimsel voltametri, elektrokimyasal empedansları ve yakıt pili testleri kullanılarak araştırılmıştır. Yakıt pili test istasyonu sonuçlarında performansı ticari katalizöre göre daha yüksek çıkan numunelerin yaşlandırma testleri uygulanmıştır. Sonuç: Araştırmalar sonucunda her metal türü için yüzeyde 0,2mg'dan fazla platin katalizör yüklemenin direnç kaynaklı performans kaybı oluşturduğu ortaya konulmuştur. Yakıt pili performans sonuçlarının CV, EIS ve XPS verileriyle ortak değerlendirmeleri sonucunda yüzeydeki katalizör kalınlığının artışı ile eklenen metal türünün getireceği performans olumsuz yönde etkilenmektedir. Magnetron saçtırma uygulamasında 60 saniye süre ile oluşturulan ince filmlerin performanslarının ticari katalizöre göre daha yüksek olduğu görüldü. Metal türleri için; bakır metalin diğer tüm metallere göre oksidasyon yatkınlığından kaynaklanan performansı en düşük metal türü olarak belirlenmiştir. Yüzey aktifliği ile geçiş metalleri arasında kobalt ve nikel metali daha stabil sonuçlar vererek ticari kullanımlarını destekler performans sergilediler. Metal türleri arasında demir metali araştırılmaya devam edilmesi ve daha çok araştırma ile performansının stabil bir hale getirilmesi için umut vaad eden metal türü olarak belirlenmiştir.