Hidrojen bromür redoks akış bataryaları için membran üretimi ve proses parametrelerinin incelenmesi
Membrane production and investigation of process parameters for hydrogen bromide redox flow batteries
- Tez No: 976677
- Danışmanlar: PROF. DR. CENK ÇELİK, PROF. DR. FATMA GÜL BOYACI SAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Enerji, Makine Mühendisliği, Engineering Sciences, Energy, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hidrojen bromür redoks akış bataryaları (RAB'ler), enerji depolama sistemlerinde yüksek enerji yoğunluğu, verimlilik ve düşük maliyet avantajlarıyla dikkat çekmektedir. Bu bataryalarda iyon iletkenliği sağlayan ve enerji dönüşüm verimliliğini artıran membranlar kritik bir bileşendir. Sülfonlanmış polietereterketon (SPEEK) membranlar, Hidrojen Bromür redoks akış bataryalarında giderek daha fazla ilgi gören bir malzeme haline gelmiştir. SPEEK membranlar, kimyasal dayanıklılık, termal stabilite ve yüksek proton iletkenliği gibi özelliklere sahiptir. Bu membranlar, sülfonlanma derecesine bağlı olarak iyon iletim kapasitesi ve mekanik dayanıklılık arasında bir denge sunmaktadır. Hidrobromik asit ortamındaki zorlu kimyasal koşullara dayanabilmeleri, SPEEK'in bu alanda cazip bir seçenek olmasını sağlar. SPEEK membranlar, yüksek proton iletkenlikleri sayesinde enerji dönüşüm verimliliğini artırır. SPEEK, genellikle flor bazlı membranlara kıyasla daha düşük maliyetlidir. Sülfonlanma derecesinin ayarlanmasıyla membranın özellikleri uygulama ihtiyaçlarına göre optimize edilebilir. SPEEK membranlar, yüksek sülfonlanma derecesinde fazla su alımı nedeniyle şişme eğilimi gösterebilir. Bu durum mekanik dayanıklılığı azaltabilir. Çözüm olarak, SPEEK'in kompozit veya harman malzemelerle desteklenmesi veya çapraz bağlama teknikleri kullanılabilir. Bu noktada polybenzimidazole (PBI) ön plana çıkmaktadır. Hidrobromik asit ortamındaki uzun süreli kararlılığın artırılması için SPEEK'in hibrit yapılarla modifiye edilmesi önerilmektedir. SPEEK membranlar, Hidrojen Bromür redoks akış bataryalarında verimli, dayanıklı ve uygun maliyetli bir çözüm sunmaktadır. Ancak, şişme ve kimyasal dayanıklılık sorunlarının ele alınması, bu membranların ticari ölçekte uygulanabilirliği açısından kritik öneme sahiptir. Gelişmiş modifikasyon teknikleri ve optimizasyon çalışmaları, SPEEK'in bu alandaki potansiyelini daha da artırabilir. Yapılan bu çalışmada, farklı ağırlıkça PBI oranlarıyla hazırlanan PBI/SPEEK harman membranların hidrojen bromür redoks akış bataryalarında kullanımı, karakterizasyonları, korozyon direnci ve hepsinin performansa etkisi parametrik olarak incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Hydrogen bromide redox flow batteries (HBRFBs) stand out with their high energy density, efficiency, and low cost advantages in energy storage systems. Membranes that provide ion conductivity and increase energy conversion efficiency are a critical component in these batteries. Sulfonated polyetheretherketone (SPEEK) membranes have become an increasingly popular material in HBRFB. SPEEK membranes have properties such as chemical resistance, thermal stability, and high proton conductivity. These membranes offer a balance between ion conductivity and mechanical strength depending on the degree of sulfonation. Their ability to withstand the harsh chemical conditions in HBr media makes SPEEK an attractive option in this field. SPEEK membranes increase energy conversion efficiency due to their high proton conductivity. SPEEK is generally less costly than fluorine-based membranes. By adjusting the degree of sulfonation, the properties of the membrane can be optimized according to application needs. SPEEK membranes may tend to swell due to excessive water uptake at high sulfonation degrees. This may reduce mechanical strength. As a solution, SPEEK can be supported by composite or blend materials or cross-linking techniques can be used. At this point, polybenzimidazole (PBI) comes to the fore. It is suggested that SPEEK be modified with hybrid structures to increase long-term stability in HBr medium. SPEEK membranes offer an efficient, durable and cost-effective solution in redox flow batteries. However, addressing the swelling and chemical resistance issues is critical for the commercial scale applicability of these membranes. Advanced modification techniques and optimization studies can further increase the potential of SPEEK in this area. In this study, the use of PBI/SPEEK blend membranes prepared with different weight ratios of PBI in hydrogen bromide redox flow batteries, their characterization, corrosion resistance and the effects of all on performance were investigated parametrically.
Benzer Tezler
- Hidrojen bromür redoks akış bataryasının deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of hydrogen bromine redox flow battery
ANIL CAN TÜRKMEN
Doktora
Türkçe
2025
EnerjiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK ÇELİK
PROF. DR. FATMA GÜL BOYACI SAN
- Hidrojen brom akış pillerinde broma dayanıklı hidrojen yükseltgenme ve indirgenme katalizörleri geliştirilmesi
Development of broma-resistant hydrogen oxidation and reduction catalysts in hydrogen brom flow batteries
BURCU YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERKER FIÇICILAR
- Yeni bir spektroflorometrik yöntem ile biyotiyollerin hipobromoz asit süpürme aktivitelerinin belirlenmesi
Determination of hypobromous acid scavenging activity for biothiols with a novel spectrofluorometric method
GÜLÜZAR ZEYTÜNLÜ
- Semiconductor nanoparticles as heterogeneous photoinitiators for conventional and controlled radical polymerizations
Konvansiyonel ve kontrollü radikal polimerizasyonları için yarı iletken nanoparçıkların heterojen fotobaşlatıcı olarak kullanımı
SAJJAD DADASHI SILAB
- The bacterial and archaeal biodiversity of Insuyu cave
İnsuyu mağarasının bakteriyel ve arkeal biyoçeşitliliği
EZGİ TOK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN NÜZHET DALFES