Research Article

POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Volume: 26 Number: 2 August 31, 2021
TR EN

POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ

Abstract

Polimer elektrolit membranlı (PEM) yakıt pillerinde elektrot yapısında kullanılan elektrokatalizörün verimliliğinin artırılması, maliyetinin düşürülmesi ve ticarileşmesi açısından oldukça önemlidir. Son
yıllarda, ticari olarak kullanılan karbon siyahı destekli platin (Pt/C) elektrokatalizörün aktivite ve performans gibi dezavantajlarından dolayı yeni nesil elektrokatalizörlerin kullanımı oldukça dikkat
çekmektedir. Bu sebeple, bu çalışmada indirgenmiş grafen oksit (rGO) ve karbon nanofiber (KNF) esaslı hibrit karbon yapısı katalizör destek malzemesi olarak kullanılmıştır ve bu destekler üzerine Pt nanoparçacıkları sentezlenmiştir. KNF ve rGO/KNF destekli Pt elektrokatalizörlerin (Pt/KNF ve Pt/rGOKNF) sentezi için basit, çevre dostu ve düşük maliyetli bir teknik olan mikrodalga destekli (MW) sentez tekniği kullanılmıştır. Mikrodalga tekniği ile sentez sayesinde tek basamakta, hızlı ve verimli bir sentez geliştirilmiştir. Sentezlenen elektrokatalizörün fiziksel karakterizasyonu için X-ışını difraktometresi (XRD), RAMAN spektroskopisi ve geçirimli elektron mikroskopisi (TEM) teknikleri kullanılmıştır. Elektrokimyasal aktivite analizi için döngüsel voltametri (CV) ve doğrusal taramalı voltametri (LSV) tekniği kullanılmıştır. Bunun dışında, yakıt pili içinde performans testleri gerçekleştirilmiştir. Pt/rGOKNF Pt/KNF ile kıyaslandığında daha yüksek katalitik aktivite ve yakıt pili performansı (maksimum güç yoğunluğu: 447 mW.cm-2) göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, Pt/rGO-KNF hibrit katalizörlerin oldukça umut vaat eden PEM yakıt pili elektrot malzemeleri olduğunu göstermektedir.

Keywords

References

  1. Acres, G.J.K. (2001) Recent advances in fuel cell technology and its applications, Journal of Power Sources, 100, 60–66. doi: 10.1016/S0378-7753(01)00883-7
  2. Álvarez, G., Alcaide, F., Cabot, P.L., Lázaro, M.J., Pastor, E., Solla‐Gullón, J. (2012) Electrochemical performance of low temperature PEMFC with surface tailored carbon nanofibers as catalyst support, International Journal of Hydrogen Energy, 37, 393‐404. doi:10.1016/j.ijhydene.2011.09.055
  3. Andersen, S.M., Borghei, M., Lund, P., ve diğ. (2013) Durability of carbon nanofiber (CNF) & carbon nanotube (CNT) as catalyst support for Proton Exchange Membrane Fuel Cells, Solid State Ionics, 23, 94‐101. doi: 10.1016/j.ssi.2012.11.020
  4. Arici, E., Kaplan, B. Y., Mert, A. M., Gursel, S. A., & Kinayyigit, S. (2019) An effective electrocatalyst based on platinum nanoparticles supported with graphene nanoplatelets and carbon black hybrid for PEM fuel cells, International Journal of Hydrogen Energy, 44(27), 14175-14183.
  5. Daş, E., Gürsel, S.A., Şanlı, L.I., Yurtcan, A.B. (2017) Thermodynamically controlled Pt deposition over graphene nanoplatelets: effect of Pt loading on PEM fuel cell performance. International Journal of Hydrogen Energy, 42, 19246‐19256. doi: 10.1016/j.ijhydene.2018.11.210
  6. Daş, E., Kaplan, B. Y., Gürsel, S. A., ve Yurtcan, A. B. (2019) Graphene nanoplatelets-carbon black hybrids as an efficient catalyst support for Pt nanoparticles for polymer electrolyte membrane fuel cells, Renewable Energy, 139, 1099-1110. doi:10.1016/j.renene.2019.02.137
  7. Figueiredo, J.L. ve Pereira, M.F.R. (2013) Synthesis and functionalization of carbon xerogels to be used as supports for fuel cell catalysts, Journal of Energy Chemistry, 22, 195‐201. doi: 10.1016/S2095-4956(13)60025-X
  8. Gasteiger, H. A., Kocha, S. S., Sompalli, B., ve Wagner, F. T. (2005) Activity benchmarks and requirements for Pt, Pt-alloy, and non-Pt oxygen reduction catalysts for PEMFCs, Applied Catalysis B: Environmental, 56(1-2), 9-35. doi: 10.1016/j.apcatb.2004.06.021

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Energy Systems Engineering (Other)

Journal Section

Research Article

Publication Date

August 31, 2021

Submission Date

September 4, 2020

Acceptance Date

May 24, 2021

Published in Issue

Year 2021 Volume: 26 Number: 2

APA
Yarar Kaplan, B. (2021). POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, 26(2), 365-378. https://doi.org/10.17482/uumfd.790349
AMA
1.Yarar Kaplan B. POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ. UUJFE. 2021;26(2):365-378. doi:10.17482/uumfd.790349
Chicago
Yarar Kaplan, Begüm. 2021. “POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26 (2): 365-78. https://doi.org/10.17482/uumfd.790349.
EndNote
Yarar Kaplan B (August 1, 2021) POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26 2 365–378.
IEEE
[1]B. Yarar Kaplan, “POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ”, UUJFE, vol. 26, no. 2, pp. 365–378, Aug. 2021, doi: 10.17482/uumfd.790349.
ISNAD
Yarar Kaplan, Begüm. “POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi 26/2 (August 1, 2021): 365-378. https://doi.org/10.17482/uumfd.790349.
JAMA
1.Yarar Kaplan B. POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ. UUJFE. 2021;26:365–378.
MLA
Yarar Kaplan, Begüm. “POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ”. Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi, vol. 26, no. 2, Aug. 2021, pp. 365-78, doi:10.17482/uumfd.790349.
Vancouver
1.Begüm Yarar Kaplan. POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ. UUJFE. 2021 Aug. 1;26(2):365-78. doi:10.17482/uumfd.790349

Announcements:

30.03.2021-Beginning with our April 2021 (26/1) issue, in accordance with the new criteria of TR-Dizin, the Declaration of Conflict of Interest and the Declaration of Author Contribution forms fulfilled and signed by all authors are required as well as the Copyright form during the initial submission of the manuscript. Furthermore two new sections, i.e. ‘Conflict of Interest’ and ‘Author Contribution’, should be added to the manuscript. Links of those forms that should be submitted with the initial manuscript can be found in our 'Author Guidelines' and 'Submission Procedure' pages. The manuscript template is also updated. For articles reviewed and accepted for publication in our 2021 and ongoing issues and for articles currently under review process, those forms should also be fulfilled, signed and uploaded to the system by authors.