Doğrudan metil alkol yakıt hücresi için rutenyum oksit içeren anot katalizör sentezi ve voltametrik incelemesi

Abstract

Günümüzde artan enerji darboğazı ve küresel ısınma yakıt hücreleri üzerineyapılan araştırmaların artmasına sebep olmuştur. Doğrudan metil alkollü yakıthücrelerinin, metil alkolün depolama, dağıtım sorunu olmaması ve düşük sıcaklıktakullanılabilmesi gibi avantajları nedeniyle, yakın gelecekte dizüstü bilgisayar ve ceptelefonları gibi taşınabilir elektronik cihazlarda yaygın bir şekilde kullanılmasıhedeflenmektedir. Bununla birlikte, bu hedefin önünde halen önemli engellerbulunmaktadır. Bunların başında, mevcut anot katalizörün istenilen düzeyde etkinolmaması gelmektedir.Bu tezin amacı, Doğrudan Metil Alkol Yakıt Hücresi için Rutenyum Oksitiçeren nano boyutlu karbon destekli anot katalizörü üretmektir. Katalizör bileşenlerioptimal karışım tasarımı ile belirlenmiştir. Sentezlenen katalizörlerden MembranElektrot Katmanı hazırlanmış ve bir Doğrudan Metil Alkol Yakıt Hücresi testsisteminde analiz edilmiştir. Analiz sonuçlarının beklenenden düşük çıkması üzerineüretim metodu modifiye edilerek 5 farklı katalizör sentezlenmiştir. Sentezlenenkatalizörlerin elektrokimyasal özellikleri döngüsel voltametre ile incelenmiştir.Modifiye edilmiş yöntemle sentezlenen katalizörlerin elektrokimyasal özellikleriliteratür değerlerine yakındır. Pt:Ru(1:1)/C[1:1] katalizörünün elektrokimyasalözelliği ticari katalizörden biraz daha iyidir. RuO2'nin platin-karbon-rutenyumüçlüsüne eklenmesi elektrokimyasal aktiviteyi düşürdüğü gözlemlenmiştir. Buna ekolarak kurutma sıcaklığının aktivite üzerindeki etkisini incelemek için, katalizörnumuneleri 70 oC ve 150 oC'de kurutulmuştur. Karşılaştırmalı sonuçlar katalizörleri150 oC'de kurutmanın katalizör aktivitesi üzerine olumsuz etkisi olduğunugöstermektedir.The increasing energy demand and global warming caused research on fuelcells to increase nowadays. Direct methanol fuel cells are targeted to be used onportable electronic devices like laptops and mobile phones by reason of variousadvantages like the storage and distribution simplicity and low temperature usage ofmethanol. However there are still some important obstacles to achieve this target.The main difficulty is low activity of present anode catalyst.The aim of this thesis is to synthesize carbon supported nano-sized anodecatalyst containing Ruthenium Oxide for direct methanol fuel cell. Catalystcompositions are determined by optimal mixture design. Membrane ElectrodeAssemblies of synthesized catalyst are prepared and analyzed by a Direct MethanolFuel Cell test system. Due to lower catalyst activity of the synthesized catalyst,catalyst preparation method is modified and 5 other catalysts, having differentcompositions are synthesized. Cyclic voltammetry is used to analyze electrochemicalproperties of catalyst, synthesized by modified preparation method. Electrochemicalproperty of synthesized catalysts by modified process is similar to literature values.The electrochemical activity of Pt:Ru(1:1)/C[1:1] catalyst are slightly better than acommercial catalyst. It is observed that adding RuO2 to platinum-carbon ?rutheniumtriplet, decreased the electrochemical activity. Furthermore, to investigate the effectof drying temperature on the activity, catalyst samples are dried at 70 oC and 150 oC.The comparative results showed that drying catalysts at 150 oC has negative effect onthe catalyst activity.