Development of a composite materials based fuel cell through modeling and experimental studies

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2021

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: GÜVENÇ UMUR ALPAYDIN

Eş Danışman: CAN ÇOLPAN, CAN ÖZGÜR ÇOLPAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Yakıt pili araştırmalarında doğrudan dimetil eter yakıt pili (DDMEFC) gelecek vaat eden bir yakıt pili türü olarak öne çıkarken, proton değişim membranlı yakıt pili (PEMFC) kendini kanıtlamış ve ticarileşmeye başlamıştır. Bu tezde, farklı membran ve katalizörlerin DDMEFC ve HT-PEMFC performanslarına etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Daha sonra, DDMEFC için yarı tek boyutlu bir model, HT-PEMFC için üç boyutlu bir model geliştirildi. DDMEFC'nin araştırılması için öncelikle mikrodalga yöntemiyle üç katalizör sentezlendi. Nafion® 115 membran kullanılarak, DDMEFC performansları ticari PtRu/C katalizörü ile karşılaştırıldı. Daha sonra GO-Nafion (%2.5 ve %5 GO) ve Nafion 115 membranları en iyi performansı veren katalizör (Pt40Ru40Pd20/C) kullanılarak karşılaştırılmıştır. Daha sonra aynı katalizör kullanılarak matematiksel model çalışması yapılmıştır. Son olarak hücre sıcaklığının, dimetil eter ve suyun molar oranının ve anodun stokiyometrik oranının polarizasyon eğrisi üzerindeki etkileri değerlendirildi. HT-PEMFC için, çok duvarlı karbon nanotüp (MWNCT) ve grafen nanoplatelet (GNP) bazlı katalizör desteklerinin reformat gaz beslemeli polibenzimidazol (PBI) bazlı HT-PEMFC'nin performansı üzerindeki etkisi araştırıldı. Ayrıca çeşitli mikrodalga koşullarının Pt-Ru/MWCNT-GNP katalizörünün performansı üzerindeki etkisi değerlendirildi. Karakterizasyon sonuçlarına dayanarak, en başarılı katalizörün (800W, 40s) HT-PEMFC performansı üzerindeki etkisi hem saf hidrojen hem de reformat gazı kullanılarak araştırıldı.