Araştırma Makalesi

PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi

Cilt: 7 Sayı: 2 31 Mayıs 2020
PDF İndir
EN TR

PEM Yakıt Hücreleri için Sülfone Polieter Eter Keton (sPEEK) Elektrolitlerin Sentezi ve Karakterizasyonu: Sülfonasyon Derecesi Etkisi

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Teşekkür

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.

Kaynakça

  1. [1] Lucia, U., Overview on fuel cells, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 30, 164-169.
  2. [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. [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. [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. [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. [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. [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. [8] Şahin, A., The development of Speek/Pva/Teos blend membrane for proton exchange membrane fuel cells, Electrochimica Acta, 2018, 271, 127-136.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

31 Mayıs 2020

Gönderilme Tarihi

22 Kasım 2019

Kabul Tarihi

14 Şubat 2020

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2020 Cilt: 7 Sayı: 2

Kaynak Göster

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. ECJSE. 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 (01 Mayıs 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”, ECJSE, c. 7, sy 2, ss. 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 (01 Mayıs 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. ECJSE. 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, c. 7, sy 2, Mayıs 2020, ss. 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. ECJSE. 01 Mayıs 2020;7(2):424-35. doi:10.31202/ecjse.649784

Cited By