Metil alkol yakıt hücrelerinde kullanılacak karbon temelli kompozitlerin üretimi ve petrol mühendisliğinde kullanımı
Production of carbon based composites in methyl alcohol fuel cells and its use on petroleum engineering
Yazar: BUŞRA GİZEM GÜNEŞTEKİN
Danışman: PROF. DR. MEHMET LÜTFİ YOLA
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliği = Petroleum and Natural Gas Engineering

Özet:
Tez.çalışmasında, metanol yakıt hücresinde katalizör olarak kullanılmak üzere grafen kuantum noktacıkları (GKN)/fonksiyonelleştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüp (f-ÇDKN) kompoziti sentezlenmiştir. Söz konusu katalizörün optik, elektronik ve petrol mühendisliğinde uygulamalarında yararlı olması beklenilen özellikleri literatür araştırmasıyla tespit edilmiş ve yapılan çalışmalarla etkinliği desteklenmiştir. Kompozit malzemelerin yapıları taramalı elektron mikroskobu (SEM), raman spektroskopisi, x-ışını kırınımı (XRD), UV-Vis spektroskopisi, fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılarak aydınlatılmıştır. Elde edilen kompozit malzemenin karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirildikten sonra dönüşümlü voltametri (CV) ve kronoamperometri (CA) teknikleri kullanılarak yakıt olarak kullanılan metil alkole olan elektrokatalik aktivitesi incelenmiştir. GKN, f-ÇDKN ve GKN/f-ÇDKN nanomalzemeler ile modifiye edilmiş camsı karbon elektrotlar (GCE) hazırlandıktan sonra elektrotların spesifik yüzey alanları (SSA) hesaplanmıştır. SSA değerlerine göre hazırlanan kompozit malzemenin yüzey alanı GKN ve f-ÇDKN nanomalzemelerin yüzey alanlarından 2,34 ve 2,84 kat daha yüksek olduğu bulunmuştur. Son olarak CA deneyleri ışığında tez çalışması kapsamında hazırlanan karbon temelli kompozit malzemenin metil alkol oksidasyonu sırasında literatür de kullanılan diğer katalizörlere göre daha verimli olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In the thesis.study, graphene.quantum.dots (GQD) / functionalized.multi-walled.carbon nanotube (f-MWCT) composite were synthesized so that methanol can.be as a catalyst in the fuel.cell. The properties that.can.be utilized in the applications of.the said catalyst in optical, electronic and gasoline engineering have been determined by literature research and its effectiveness is supported in the studies conducted. The structures of composite materials was illuminated by using a scanning.electron.microscopy. (SEM), raman.spectroscopy, x-ray.diffraction (XRD), UV-Vis spectroscopy, fourier.transform.infrared.spectroscopy (FTIR) and.electrochemical.impedance spectroscopy (EIS) technique. After the characterization studies of the composite material obtained, the electrocatalytic activity to methyl alcohol used as fuel was examined with the use cylclic voltammetry (CV) and chronoamperometry (CA) techniques. Specific surface areas (SSA) of the electrodes were calculated after preparing GQD, f-MWCT and GQD / f-MWCT nanomaterials and modified glassy carbon electrodes (GCE). The surface area of composite material prepared according to SSA values was found to be 2.34 and 2.84 times higher than the surface areas of GQD and f-MWCT nanomaterials. Finally, in the light of CA experiments, the carbon-based composite material prepared within the scope of the thesis study was.found to be.more efficient than other catalysts used in.the literature during the oxidation of methyl alcohol.