PEM yakıt hücrelerinde oksijen indirgenme reaksiyonu için biyokütle tabanlı gözenekli karbon destekli katalizörlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of biomass-based porous carbon supported catalysts for oxygen reduction reaction in PEM fuel cells
- Tez No: 989746
- Danışmanlar: PROF. DR. GAMZE GENÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Doktora tezi kapsamında, ilk olarak hem maliyet avantajı sağlaması hem de sürdürülebilir bir atık yönetimi sunması nedeniyle farklı biyokütle çekirdeklerinden (Antep Fıstığı Kabukları, Avokado Çekirdekleri, Ceviz Kabukları, Mandalina Kabukları ve Yer Fıstığı Kabukları) gözenekli karbon sentezlenerek yapısal özellikleri ve elektrokatalitik performansları detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda avokado çekirdeği tabanlı karbon geniş yüzey alanı, homojen gözenek yapısı ve yüksek potansiyel aralığı ile öne çıkmıştır. Daha sonra avokado çekirdeğinden elde edilen karbon yapının katalitik aktivitesini artırmak amacıyla Fe (AvÇ-Fe) ve Pt (AvÇ-Pt) katkılaması uygulanarak PEM yakıt hücrelerinde katotta gerçekleşen oksijen indirgenme reaksiyonu performansları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre AvÇ-Pt, hem asidik hem de alkali ortamda en yüksek Eonset ve E1/2 değerlerine ulaşarak diğer katalizörlerin üzerinde bir aktivite sergilemiştir. Sentezlenen katalizörlerin gerçek çalışma koşullarındaki performanslarını belirlemek amacıyla PEM yakıt hücresi test düzeneğinde testler gerçekleştirilmiş ve elde edilen güç yoğunluğu değerleri ticari Pt/C katalizörler ile karşılaştırılmıştır. PEM yakıt hücresi testlerinde AvÇ-Pt, 0.4 A cm-2 akım yoğunluğu ve 0.067 W cm-2 güç yoğunluğuyla ticari Pt/C ve AvÇ-NFe'nin üzerinde performans göstermiştir. Tafel ve korozyon analizleri de AvÇ-Pt'nin daha hızlı kinetik davranışa ve daha düşük ikor değerine sahip olduğunu doğrulamıştır. AvÇ-NFe'nin ise platin içermemesine rağmen Pt/C'ye oldukça yakın elektrokimyasal performans sergilediği görülmüştür. Bu sonuçlar, biyokütle tabanlı karbonların yeni nesil katalizör tasarımlarında güçlü ve sürdürülebilir bir alternatif olduğunu kanıtlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this doctoral thesis, porous carbon was synthesized from various biomass shells (Pistachio Shells, Avocado Seeds, Walnut Shells, Tangerine Peels, and Peanut Shells) to investigate its structural properties and electrocatalytic performance in detail, due to its cost-effectiveness and sustainable waste management capabilities. According to the analysis results, avocado seed-derived carbon stood out due to its high surface area, homogeneous pore structure, and high potential range. Subsequently, to enhance the catalytic activity of the avocado seed-derived carbon, Iron (AvÇ-Fe) and Platinum (AvÇ-Pt) doping were applied, and their Oxygen Reduction Reaction performances in PEM fuel cell cathodes were evaluated. The results indicated that AvÇ-Pt exhibited superior activity compared to other catalysts, achieving the highest Eonset and E1/2 values in both acidic and alkaline media. To evaluate the performance of the synthesized catalysts under actual operating conditions, tests were performed in a PEM fuel cell setup, and the resulting power density values were compared with those of commercial Pt/C catalysts. In the PEM fuel cell tests, AvÇ-Pt outperformed both commercial Pt/C and AvÇ-NFe, delivering a current density of 0.4 A cm-2 and a power density of 0.067 W cm-2. Tafel and corrosion analyses further confirmed that AvÇ-Pt exhibits faster kinetic behavior and a lower icor. Notably, despite being platinum-free, AvÇ-NFe exhibited electrochemical performance remarkably close to that of commercial Pt/C. These results demonstrate that biomass-based carbons serve as a robust and sustainable alternative for next-generation catalyst designs.
Benzer Tezler
- Doğrusal olmayan özelliği hesaba katarak sonlu elemanlar yöntemiyle girdap akımı kayıplarının hesabı
Başlık çevirisi yok
İSMAİL HAKKI ALTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEFA AKPINAR
- Protein enerji malnütrisyonunda serum total protein, albumin, globulin, prealbuimin düzeyleri
Başlık çevirisi yok
ŞEHİNAZ KAYA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1989
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıDokuz Eylül ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
- Mordoğan'da berl, x rup, 99r anacina aşılı üzüm çeşitlerinin bazı biyolojik özellikleri üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
RASUL JALILI MARANDİ
- Malnütrisyonlu çocuklarda TSH ve tiroid hormon seviyelerindeki değişiklikler
Başlık çevirisi yok
H.SEYHAN KUŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1990
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıCumhuriyet ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE GÖKALP
- Protein enerji malnütrisyonlu çocuklarda plazma serbest karnitin düzeyleri
Başlık çevirisi yok
SELİM UZUNSEL
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1990
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıCumhuriyet ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ TANZER