Polimer elektrolit membran yakıt pili geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SEDA KÖKSAL YEĞİN
Danışman: Mualla Öner
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, elektroeğirme metodu ile, polimer olarak poliakrilonitril-ko-metakrilat (PAN-MA) kopolimeri kullanılarak nanofiber membranlar PEM yakıt pili uygulamaları için geliştirilmiştir. Malzemenin iyonik iletkenlik özelliğine sahip olabilmesi için fosforik asit ile doplama işlemi uygulanmıştır. Fosforik asit ile doplama işleminin malzemenin özelliklerinde önemli bir etki oluşturduğu yapılan analizler sonucu belirlenmiştir. Özellikle, polimerin kristalinitesini azaltarak onu daha amorf hale getirdiği gözlenmiştir. Amorf membranın, iyonik taşıyıcıların daha serbestçe hareket etmesine olanak sağlayarak, malzemenin genel iyonik iletkenliğini artırmasını sağladığı düşünülmektedir. Membran kalınlığının iyonik iletkenlik üzerindeki etkisi incelenmiştir. Film membranların aksine, fiber membranın kalınlığı artmasıyla iyonik iletkenliğin arttığı ve kuru iyonik iletkenlik ölçüm sonuçlarının yaş ölçüm sonuçlarına göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Boraks dekahidrat katkısı kullanılarak hazırlanan nanofiber membranın, aynı kalınlıktaki katkı içermeyen ve Aerosil 200 katkısı içeren membrana göre iyonik iletkenliğinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Silika katkısı içeren membranın iyonik iletkenliği aynı kalınlıkta olan ve katkı içermeyen membrana göre daha yüksek ölçülmüştür. Bulgularımız PFSA içermeyen PAN-MA polimeri ile hazırlanan fosforik asit doplanmış membranları yakıt pili uygulamaları için potansiyelini ortaya koymaktadır. Sonuç olarak geliştirilen membranların, üretim maliyetlerini önemli ölçüde düşürmesi ile yakıt pili teknolojilerini daha erişebilir hale getirebilecek ve bunun sonucu olarak yakın gelecekte yaygın olarak kullanılabileceği ve uygun fiyatlı bir çözüm olacağı düşünülmektedir. Bu tez kapsamında ayrıca yakıt pilleri için düşük maliyet ve hızlı üretiminin sağlanması konusunda önem taşıyan polimer kompozit bipolar plaka geliştirme çalışmalarına öncülük edebilecek geri dönüştürülmüş karbon fiber elyafının %30 (w/w) oranında poliamid polimerine karıştırılması ile elde edilen polimer kompozit yapıdan plaka üretimi plastik enjeksiyon yöntemi ile yapılmıştır. Yapılan incelemelerde elektriksel direncinin düşük olduğu ve yakıt pillerinde bipolar plaka üretimi çalışmaları için umut vaat ettiği öngörülmektedir.