Thesis Number |
level |
Language |
Year |
Bilim Dalı |
|
Doktora |
Türkçe |
2022 |
Diğer |
Amaç: Bu çalışmanın amacı, PEM yakıt pillerinin performansını artırmak için katot elektrot olarak iki farklı zeolitik imidazolat çerçeveden (ZIF) piroliz yöntemiyle elde edilen azot katkılı karbon yapıların platin (Pt) katalizör desteği olarak sentezlenmesi, fiziksel ve eletrokimyasal karakterizasyonlarının yapılmasıdır.
Yöntem: Bu çalışma dört aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada ZIF-8 ve ZIF-67 kristal yapıları sentezlenmiştir. İkinci aşamada farklı sıcaklıklarda farklı azot katkılama yüzdelerine sahip destek malzemeleri elde etmek için piroliz işlemi yapılmış ve bu malzemeler fiziksel olarak SEM/EDS, XRD, FTIR, XRD, XPS, elementel analiz ve Raman analizleri ile karakterize edilmiştir. Üçüncü aşamada elde edilen destek malzemeleri üzerine Pt yüklenmesi mikrodalga ısıtma yöntemi kullanılarak yapılmış ve sentezlenen Pt katalizörlerin karakterizyonu XPS, TEM ve XRD ile gerçekleştirilmiştir. Dördüncü aşamada, sentezlenen destekli katalizörlerin elektrokimyasal karakterizasyonları PEM yakıt pili testleri ile incelenmiştir.
Bulguları: SEM/EDS, XRD, FTIR, XRD, XPS, elementel analiz ve Raman analizleri, sentezlenen ZIF-8 ve ZIF-67 yapıları ile farklı piroliz sıcaklıklarında elde edilen azot katkılı karbon yapılarının (NC-t) başarı ile sentezlendiğini göstermiştir. SEM/EDS analizleri ZIF malzemelerinin ZIF kristal yapısında yaygın olarak gözlenen eşkenar dörtgen şekline benzer bir morfolojide olduğunu göstermiştir. ZIF-67'den elde edilen destek malzemeleri ile sentezlenen katalizörler PEM yakıt pili testlerinde daha yüksek performans göstermiştir. ZIF-67'den 1000 ?C piroliz sıcaklığında sentezlenen katalizör 0,6 V ta 380 mA/cm2 akım yoğunluğuna ve 0,32 W/cm2 güç yoğunluğuna sahiptir. ZIF-8 bazlı katalizörlerde ise en yüksek performans 800 ?C piroliz sıcaklığında sentezlenen katalizörden elde edilmiştir.
Sonuç: Bu çalışma ZIF-8 ve ZIF-67'den elde edilen azot katkılı karbon malzemelerin destek olarak kullanıldığı Pt bazlı katalizörlerin fiziksel ve elektrokimyasal özelliklerinin piroliz sıcaklıklarından oldukça fazla etkilendiğini göstermiştir.
Anahtar kelimeler: Temiz enerji, PEM yakıt pili, destekli katalizör, MOF, ZIF-8, ZIF-67, azot katkılama