PEM tipi yakıt hücreleri için karbon-silika kompozit destek malzemesi kullanılarak Pt ve Pt-M katalizörlerin sentezlenmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Yakıt hücresi elektrik üretmek için hidrojen ve oksijeni kombine eden ve işlem sonucunda da su ve ısı açığa çıkaran elektrokimyasal bir elemandır. Bir yakıt hücresi, anot (negatif, hidrojen elektrot), katot (pozitif, oksijen elektrot) ve elektrolit çözeltisinden oluşur. Anotta hidrojen gazı iyonlarına ayrılır. Katotta ise oksijen, hidrojen iyonları ve elektronların reaksiyona girmesiyle su, ısı ve elektrik elde edilir. Yakıt hücreye beslendiği sürece, yakıt hücresi güç üretmeye devam eder. Yakıttan enerji üretimi elektrokimyasal bir yöntemle olduğundan yanma yoktur, temiz ve sesizdir. Yakıt hücreleri, elektrokimyasal yöntemlerle kimyasal enerjiyi direk olarak tek bir basamakta elektrik enerjisine çevirmesinden dolayı verimi yüksek olan sistemlerdir.Yapılan bu yüksek lisans tez çalışmasında, PEM Tipi Yakıt Hücreleri için sol-gel yöntemi kullanılarak değişik oranlarda silika içeren yakıt hücresi çalışma şartlarına daha dayanıklı olan altlık malzemeleri sentezlenmiş ve sentezlenen bu destek malzemeleri yakıt hücresi katalizör tabakası için altlık malzemesi olarak kullanılmıştır. Bu altlık malzemeleri üzerine düşük sıcaklık indirgenme yöntemi kullanılarak Pt ve Pt-Co metalleri nano-parçacıklar şeklinde indirgenmiş ve yakıt hücreleri için katalizör sentezi gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise hazırlanan katalizörlerin in-situ ve ex-situ teknikleri kullanılarak karakterizasyonu yapılmıştır.A fuel cell is an electrochemical device that combines hydrogen and oxygen to produce electricity, with water and heat as its by product. It produces electricity from fuel (on the anode side) and an oxidant (on the cathode side), which react in the presence of an electrolyte. As long as fuel is supplied, the fuel will continue to generate power. Since the conversion of the fuel to energy takes place via an electrochemical process, not combustion, the process is clean. In fuel cells, the chemical energy of the fuel is converted to electrical energy directly in one step by the help of catalyst layer; these systems are more efficient than other conventional energy systems.In this study, first of all, modified C-SiO2 support materials with various SiO2 loadings were prepared. Secondly, Pt/C-SiO2 and Pt-Co/C-SiO2 catalysts were synthesized with 20 wt% Pt loading. The sol-gel technique was used in order to obtain modified C-SiO2 support materials. Low temperature chemical precipitation with NaBH4 method was selected for catalyst synthesis. At the second stage of the work, some characterization techniques (TGA, FTIR, XRD, XPS, TEM, DLS, BET? etc) were used to characterize the supporting materials and the catalysts. After physical characterization, performance tests were carried out using in-situ and ex -situ techniques.