POLİMER ELEKTROLİT MEMBRANLI (PEM) YAKIT PİLLERİ İÇİN İNDİRGENMİŞ GRAFEN OKSİT - KARBON NANOFİBER HİBRİT DESTEKLİ PLATİN ELEKTROKATALİZÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ
Öz
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.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- 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
- 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
- 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
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Enerji Sistemleri Mühendisliği (Diğer)
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Yayımlanma Tarihi
31 Ağustos 2021
Gönderilme Tarihi
4 Eylül 2020
Kabul Tarihi
24 Mayıs 2021
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2021 Cilt: 26 Sayı: 2