PEM tipi yakıt hücrelerinde nanokompozit membran geliştirme.
Development of nanocomposite membrane for PEM fuel cells
Yazar: EDA GÜMÜŞDERELİ
Danışman: PROF. DR. ALİ ATA
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Hidrojen enerjisi = Hydrogen energy ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Proton değişimi = Proton exchange

Özet:
Bu çalışmada yeni nesil enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahip ve yenilikçi bir çalışma alanı olan Proton Değişim Membranlı Yakıt Hücreleri (PEMFC)'nde kullanılmak üzere, nanokompozit membranlar üretilmiş ve karakterizasyon işlemleri yapılmıştır. PEMFC' de proton (H+) iyonlarının iletimini sağlayan nano yapılı kompozit membranların üretimi için SiO2 nano parçacıkları ile azol grubu içeren polimerlerden olan İmidazol (Im) , Benzimidazol (BIm) ve Fenilimidazol (PIm) kullanılmıştır.
	İki aşamalı bir yöntem izlenen çalışmada öncelikle Im, BIm ve PIm' ün SiO2 nano parçacıklarıyla etkileşimi sağlanarak hazırlanan solüsyonlardan nano tozlar elde edilmiştir. Elde edilen nano tozlardan Nafyon solüsyonları hazırlanmış ve ipek baskıda proton iletken nanokompozit membranlar hazırlanarak karakterizasyon işlemleri yapılmıştır. Malzemelerin homojen dağılımı ve parçacık boyutu X-Ray Kırınımı, yüzey morfolojisi SEM, bileşenler arası moleküler etkileşimin varlığı FT-IR spektrumu ile tespit edilmiştir. Yüksek sıcaklıklarda termal kararlılık gösterdiği TGA ölçümleri ile neme karşı dayanımı Su Tutma Testleri, metanol geçirgenliği Metanol Tutma Testleri ile ve iyon iletimi kapasitesi Proton İletkenlik Testleri ile gözlenmiştir. Ayrıca membranlara ait camsı geçiş sıcaklığı (Tg) değerleri DSC ölçümleri ile belirlenmiştir. 
	PEMFC' de kullanılmak üzere geliştirilen polimer nanokompozit membranların üretiminde, SiO2 nano parçacıklarının polimer gruplarla fonksiyonelleştirilmesinin başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği, yapılan ölçümler sonucu nanokompozit membranların optimum özelliklere sahip olduğu ve aynı koşullardaki ticari Nafyon' a göre daha gelişmiş özellikler taşıdığı doğrulanmıştır.






Anahtar Kelimeler: PEMFC, Fonksiyonel Nano Parçacıklar, Nanokompozit Membran, Proton İletimi, Nafyon, SEM, FT-IF, DSC, TGA

Abstract:
In this study, has an important place among the next generation of innovative energy sources fuel cells and a work area which is proton exchange membrane (PEMFC) to be used in nanocomposite membranes characterization procedures produced and reviewed.PEMFC proton (H+) ions, which allows the transmission of composite membranes for the production of nanostructured SiO2 nano particles with polymers containing the azole group of  Imidazol (Im),  Benzimidazol (BIm) and Phenylimidazole (PIm) was used.
In a study monitored a two stage method, firstly Im, BIm and PIm' s interaction with SiO2 nano particles from a solution prepared by providing powders were obtained.Proton conductive membranes obtained from the nanocomposites prepared nano particles Nafion silk printing solutions crafted and reviewed procedures. A homogeneous distribution of the materials, X- Ray Diffraction, SEM surface morphology between components mole-smiling presence of interaction FT-IR spectra were determined. TGA measurements at high temperatures showed the thermal stability, moisture resistance tests, Water Uptake, Methanol Uptake and methanol permeability of ion transmission tests with the capacity, Proton Conductivity has been observed with tests. Also belonging to the membrane of the glass transition temperature (TG) were determined by DSC measurements a value.
The membranes of PEMFC developed for use in the production of polymer nanocomposites, SiO2 nano particles was successfully performed with groups of functionalisation polymer, the nanocomposites have the properties of the membranes and measurements in the same conditions and have more advanced features than the optimum have confirmed that commercial Nafion. 






Keywords: PEMFC, Functional Nano Particles, Nanokomposite Membrane, Proton Conductuvity, Nafion, XRD, SEM, FT-IF, DSC, TGA