EN
TR
PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi
Abstract
Bu araştırma, proton değişim membran (PEM) yakıt
hücrelerinde proton taşıyıcı olarak kullanılan ticari membranlara alternatif
olabilecek sülfone polieter eter keton (sPEEK) membranların sentezi ve
karakterizasyonu ile ilgilidir. Çalışmada saf PEEK membran matrisinin farklı
sürelerde (1, 2 ve 3 saat) sülfonasyonuyla, sülfonasyon derecesi farklı
membranlar üretilmiş, hazırlanan membranların yapısal ve termomekanik
karakterizasyonu gerçekleştirilerek standart yakıt hücresi çalışma koşullarında
proton iletkenlikleri belirlenmiştir. Hazırlanan sülfone polimerik membranların
termomekanik davranışları ve proton iletkenlikleri sülfonasyon derecelerine
bağlı olarak değerlendirilmiştir. Membranların termal dayanımları
termogravimetrik analizlerle (TGA) incelenmiş, tüm ürünler standart yakıt
hücresi çalışma koşulları için yüksek termal kararlılık sergilemişlerdir.
Proton iletkenlik değerleri ve iyon değişim kapasiteleri sülfonasyon süresi ve
sülfonasyon derecesiyle artmış, en yüksek iletkenlik değerleri % 81.44
sülfonasyon derecesi ile hazırlanan sPEEK-3 membranlarında gözlenmiştir.
sPEEK-3 membranları için 300-330 K sıcaklık aralığında en yüksek proton
iletkenlik değerine (3.38x10-2 S/m) 330 K sıcaklıkta ulaşılmıştır.
sPEEK-3 membranların mekanik mukavemeti dinamik mekanik analizle (DMA)
incelenmiş, depolama modülü (E’: 0.23 GPa) ve camsı geçiş sıcaklığı (Tg:
143oC) değerlerinin ticari Nafion 212 proton taşıyıcı membranlarla
mukayese edilebilir seviyelerde olduğu gözlenmiştir. Bu çalışma sonucunda,
hazırlanan sPEEK-3 membranlarının
termomekanik kararlılıklarının ve iletkenlik değerlerinin standart PEM yakıt
hücresi işletme koşullarında alternatif olabilecek düzeyde olduğu görülmüştür.
Keywords
Thanks
Projenin pratik uygulama çalışmalarının gerçekleştirilebilmesi için vermiş oldukları katkılar adına Kimya ve Süreç Mühendisi Mehmet Acar ve Kimya ve Süreç Mühendisi Caner Güven’e; proton iletkenlik ölçümlerinin gerçekleştirilmesinde katkılarından dolayı Doç. Dr. Ufuk Abacı’ya teşekkür ederim.
References
- [1] Lucia, U., Overview on fuel cells, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 30, 164-169.
- [2] Sharaf, O.Z., Orhan, M.F., An overview of fuel cell technology: Fundamentals and applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 32, 810-853.
- [3] Park, S., Lee, J.W., Popov, B.N., A review of gas diffusion layer in PEM fuel cells: Materials and designs, International Journal of Hydrogen Energy, 2012, 37, 7, 5850-5865.
- [4] Wang, K., Yang, L., Wei, W., Zhang, L., Chang, G., Phosphoric acid-doped poly(ether sulfone benzotriazole) for high-temperature proton exchange membrane fuel cell applications, Journal of Membrane Science, 2018, 549, 23-27.
- [5] Bose, S., Kuila, T., Nguyen, T.X.H., Kim, N.H., Lau, K., Lee, J.H., Polymer membranes for high temperature proton exchange membrane fuel cell: Recent advances and challenges, Progress in Polymer Science, 2011, 36, 6, 813-843.
- [6] Tripathi B.P., Shahi, V.K., Organic–inorganic nanocomposite polymer electrolyte membranes for fuel cell applications, Progress in Polymer Science, 2011, 36, 7, 945-979.
- [7] Sgreccia, E., Di Vona, M.L., Knauth, P., Hybrid composite membranes based on SPEEK and functionalized PPSU for PEM fuel cells, International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36, 13, 8063-8069.
- [8] Şahin, A., The development of Speek/Pva/Teos blend membrane for proton exchange membrane fuel cells, Electrochimica Acta, 2018, 271, 127-136.
Details
Primary Language
Turkish
Subjects
Engineering
Journal Section
Research Article
Authors
Publication Date
May 31, 2020
Submission Date
November 22, 2019
Acceptance Date
February 14, 2020
Published in Issue
Year 2020 Volume: 7 Number: 2
APA
Yılmazoğlu, M. (2020). PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi. El-Cezeri, 7(2), 424-435. https://doi.org/10.31202/ecjse.649784
AMA
1.Yılmazoğlu M. PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering. 2020;7(2):424-435. doi:10.31202/ecjse.649784
Chicago
Yılmazoğlu, Mesut. 2020. “PEM Yakıt Hücreleri Için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi Ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi”. El-Cezeri 7 (2): 424-35. https://doi.org/10.31202/ecjse.649784.
EndNote
Yılmazoğlu M (May 1, 2020) PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi. El-Cezeri 7 2 424–435.
IEEE
[1]M. Yılmazoğlu, “PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi”, El-Cezeri Journal of Science and Engineering, vol. 7, no. 2, pp. 424–435, May 2020, doi: 10.31202/ecjse.649784.
ISNAD
Yılmazoğlu, Mesut. “PEM Yakıt Hücreleri Için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi Ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi”. El-Cezeri 7/2 (May 1, 2020): 424-435. https://doi.org/10.31202/ecjse.649784.
JAMA
1.Yılmazoğlu M. PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering. 2020;7:424–435.
MLA
Yılmazoğlu, Mesut. “PEM Yakıt Hücreleri Için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi Ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi”. El-Cezeri, vol. 7, no. 2, May 2020, pp. 424-35, doi:10.31202/ecjse.649784.
Vancouver
1.Mesut Yılmazoğlu. PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi. El-Cezeri Journal of Science and Engineering. 2020 May 1;7(2):424-35. doi:10.31202/ecjse.649784
Cited By
Development of proton conductive polymer electrolytes composed of sulfonated poly(ether ether ketone) and Brønsted acidic ionic liquid (1-methylimidazolium tetrafluoroborate)
Journal of Materials Science: Materials in Electronics
https://doi.org/10.1007/s10854-021-06089-w
