Geri Dön

Karbon/grafen bazlı elektrokatalizör geliştirilmesi ve hidrojen evrim reaksiyonu incelemesi

Development of carbon/graphene based electrocatalyzer and investigation of its hydrogen evolution reaction performance

PDF İndir

  1. Tez No: 965727
  2. Yazar: BURÇİN ŞAHİN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAY ŞAHİN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Enerji, Kimya Mühendisliği, Chemistry, Energy, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Elektrokatalizör, Hidrojen enerjisi, Electrocatalyst, Hydrogen energy
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Hidrojen Evrim Reaksiyonu iyileştirme çalışmaları, dünyada artan enerji ihtiyacını çevreci yöntemlerle karşılama noktasında oldukça önemli bir yere sahiptir. Günümüzde enerji ihtiyacının büyük ölçüde fosil yakıtların işlenmesi ile karşılanıyor olması çevre sorunlarını giderek arttırmakta ve iklim krizine yol açmaktadır. Hidrojen enerjisi kullanımının en çevreci yöntemlerinden biri hidrolizdir. Hidroliz, suyun ayrıştırılmasıyla hidrojen üretimi elde etme prensibine dayanır. Bu çalışmada, elektroliz prosesindeki Hidrojen Evrim Reaksiyonu (HER) için katalitik verimi artırmak ve maliyetli elektrokatalizörlere alternatif yeni bir elektrokatalizör sentezlemek hedeflenmiştir. Çalışma kapsamında; Grafen(Gr) , Ni-S ve Aktif Karbonun (AK) farklı oranlarda birleşimi üzerine çalışarak farklı elektrokatalizörler sentezlenmiştir. AK sentezi için ceviz kabuğu kullanılmıştır. Hidrotermal sentez yöntemiyle NiS sentezlenmiştir. AK, Gr ve Ni-S farklı birleşim oranlarında emdirme yöntemiyle birleştirilmiş ve elektrokatalizör sentezi gerçekleştirilmiştir. AK, Gr ve Ni-S kullanılarak farklı birleşim oranlarında 3 farklı katalizör sentezlenmiştir. Bunlar sırayla; %80 AK %20 Gr, %80 AK %20 NiS, %80 AK %10 Gr %10 NiS içeriğine sahiptir. Sentezlenen katalizörlerin fonksiyonel grupları, yüzey morfolojisi, kristal yapısı ve yüzey alanı gibi fiziksel kimyasal özelliklerini analiz edebilmek için X-ışını kırınım desenleri, X-Ray fotoelektron spektroskopisi, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ve N2 Adsorpsiyon-Desorpsiyon Analizi yöntemleri kullanılmıştır. Elektrokatalizörlerin elektrokatalitik aktivitesini analiz edebilmek için ise Doğrusal tarama voltametrisi , Döngüsel voltametri, Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), Kronoamperometri ve Stabilite testleri uygulanmıştır. %80AK %20Gr, %80AK %20NiS, %80AK %10AK %10Gr elektrokatalizörlerinin Tafel eğimi sırasıyla şu şekildedir; 141,87 mV/dec , 148,5 mV/dec, 97,76 mV/dec. Aşırı potansiyel değerleri ise şu şekildedir, 143mV, 270mV, 140mV. Bu iki değer sonucuna göre elektrokatalizörler yorumlandığında, en iyi katalitik etkiye sahip katalizörün %80AK %10Gr %10NiS olduğu görülmektedir. NiS ve Gr etkisinin tek başına kullanımının birlikte kullanımına kıyasla daha az avantajlı olduğu anlaşılmıştır.

Özet (Çeviri)

Hydrogen Evolution Reaction improvement studies have a very important place in meeting the increasing energy demand in the world with environmentally friendly methods. Today, the fact that the energy demand is largely met by the processing of fossil fuels is increasing environmental problems and leading to climate crisis. One of the most environmentally friendly methods of using hydrogen energy is hydrolysis. Hydrolysis is based on the principle of obtaining hydrogen production by decomposing water. In this study, it is aimed to increase the catalytic efficiency for the Hydrogen Evolution Reaction (HER) in the electrolysis process and to synthesize a new electrocatalyst as an alternative to costly electrocatalysts. Within the scope of the study; Different electrocatalysts were synthesized by working on the combination of Graphene (Gr), Ni-S and Activated Carbon (AC) at different ratios. Walnut shell was used for AC synthesis. NiS was synthesized by hydrothermal synthesis method. AC, Gr and Ni-S were combined by impregnation method at different combination ratios and electrocatalyst synthesis was carried out. 3 different catalysts were synthesized at different combination ratios using AC, Gr and Ni-S. These are; 80% AK 20% Gr, 80% AK 20% NiS, 80% AK 10% Gr 10% NiS, respectively. In order to analyze the physical chemical properties such as functional groups, surface morphology, crystal structure and surface area of ​​the synthesized catalysts, X-ray diffraction patterns (XRD), X-Ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and N2 Adsorption-Desorption Analysis (BET) methods were used. In order to analyze the electrocatalytic activity of electrocatalysts, Linear scan voltammetry (LSV), Cyclic voltammetry (CV), Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Chronoamperometry (CA) and Stability tests were applied. The Tafel slopes of the 80% TC 20% Gr, 80% TC 20% NiS, 80% TC 10% TC 10% Gr electrocatalysts are as follows; 141.87 mV/dec, 148.5 mV/dec, 97.76 mV/dec. The overpotential values ​​are as follows; 143mV, 270mV, 140mV. When the electrocatalysts are interpreted according to these two values, it is seen that the catalyst with the best catalytic effect is 80% TC 10% Gr 10% NiS. It has been understood that the effect of NiS and Gr alone is less advantageous compared to their use together.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    1014608

    Computational screening of transition metal single-atomcatalysts on monolayer graphene and defect-engineeredbilayer graphene for the oxygen reduction reaction

    Oksijen indirgeme reaksiyonu icin tek katmanlı grafen üzerinde geçiş metali tek-atom katalizörlerinin ve kusur mühendisliği uygulanmış iki katmanlı grafenin hesaplamalı taraması

    MEHMET ÇANKAYA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilim ve Mühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)

    PROF. DR. ADEM TEKİN

  2. Tez No

    752152

    Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems

    Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi

    MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

    PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN

  3. Tez No

    456329

    Investigations on nitrogen doped graphene synthesized by modified chemical vapor deposition

    Modifiye kimyasal buhar birikimi ile sentezlenen azot doplu grafen üzerinde araştırmalar

    NAVID SOLATI ESKANDAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    KimyaKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Assist. Prof. Dr. SARP KAYA

  4. Tez No

    425854

    Elektrokatalitik hidrojen üretimi

    Electrocatalytic hydrogen production

    DUYGU AKYÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    EnerjiMarmara Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATIF KOCA

    PROF. DR. ALİ RIZA ÖZKAYA

  5. Tez No

    909003

    Processing and characterization of cocufeni based high entropy alloys

    Cocufeni esaslı yüksek entropili alaşımların üretimi ve karakterizasyonu

    BURAK KÜÇÜKELYAS

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN

    PROF. DR. DENİZ UZUNSOY

Geri Dön