Alkali doğrudan etanol yakıt hücresi için değerli metal içermeyen anot katalizörü geliştirilmesi
Development of noble metal free anode catalyst for alkaline direct ethanol fuel cell
Yazar: CANAN ARSLAN
Danışman: PROF. DR. MAHMUT RAHİM BAYRAMOĞLU
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Günümüzde tükenmeye başlayan enerji kaynakları ile yeni enerji kaynaklarına yönelim artmıştır. Çalışmaları devam eden en önemli enerji kaynaklarından biri de yakıt pilleridir. Doğrudan Etanol Yakıt Pilleri(DEYP), yakıt olarak kullanılan etanolün elektro oksidasyona uğraması sonucunda elektrik enerjisi üretir. Bu sistem, alkali ortamda yüksek enerjili performans göstermektedir, bu sebeple verimliliğinin artması için uygun bir anot katalizörüne ihtiyacı vardır. 
Ancak DEYP'nin asıl sorunu, etanoldeki C-C bağlarının etkin bir şekilde kırılamamasıdır. C-C bağının kırılabilmesi için uygun bir anot katalizörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Anot katalizörü seçerken dikkat edilmesi gereken özellikler; ekonomik, iletken, katalitik zehirlenmelere karşı dayanıklı, çevre dostu ve etanolün oksidasyon reaksiyonunun kinetiğini hızlandıracak şekilde olmalıdır. Dolayısıyla, Bu çalışmada doğrudan etanol yakıt pili(DEYP), çevre dostu elektrik üreten yenilenebilir enerji kaynağı için Ni-Mo2C/Grafit katalizörü poliol yöntemi ile sentezlenmiştir ve bu katalizörlerin elektro katalitik aktiviteleri Döngülü Voltametri (CV) deneyleri ile incelenmiştir. CV deneylerinde üçlü elektrot sistemi ile aktivasyon denemeleri ve bileşik kap sistemi ile ise etanol oksidayon reaksiyonu(EOR) denemeleri gerçekleşmiştir. Bileşik kap sistemi denemeleri sonucunda en yüksek enerjiyi veren katalizörler (Ni-Mo2C/Grafit(60-40), Ni-Mo2C/Grafit(65-35) ve Ni-Mo2C/Grafit(70-30)) ile lineer sweep voltametri ve kronoamperometri denemeleri gerçekleştirilmiştir.
CV denemeleri sonucunda, alkali ortamda etanol oksidasyon reaksiyonu(EOR) sonucunda en yüksek performansı Ni-Mo2C/Grafit(70-30) katalizörü 12.77 mA/cm2 akım yoğunluğunda elde edilmiştir.

Abstract:
Today, the tendency towards new energy resources has increased with the energy resources starting to run out. Fuel cells are one of the most important energy resources that are still being studied. Direct Ethanol Fuel Cells (DEFC) produces electrical energy as a result of electro-oxidation of ethanol used as fuel. This system shows high energy performance in alkaline environment, so it needs a suitable anode catalyst to increase its efficiency.
However, the main problem of DEFC is that C-C bonds in ethanol cannot be broken effectively. In order to break the C-C bond, a suitable anode catalyst is needed. Features to be considered when choosing an anode catalyst; It should be economical, conductive, resistant to catalytic poisoning, environmentally friendly and accelerates the kinetics of the oxidation reaction of ethanol. Therefore, in this study, the direct ethanol fuel cell (DEFC) was synthesized by the Ni-Mo2C/Graphite catalyst polyol method for the renewable energy source that generates environmentally friendly electricity, and the electro-catalytic activities of these catalysts were investigated by Cycle Voltammetry (CV) experiments. In CV experiments, activation trials with triple electrode system and ethanol oxidation reaction (EOR) trials with compound vessel system were carried out. Linear sweep voltammetry and chronoamperometry with the catalysts (Ni-Mo2C/Graphite (60-40), Ni-Mo2C/Graphite (65-35) and Ni-Mo2C/Graphite (70-30)) as a result of compound vessel system trials trials were carried out.
As a result of CV trials, the highest performance Ni-Mo2C/Graphite (70-30) catalyst was obtained at a current density of 12.77 mA/cm2 as a result of ethanol oxidation reaction (EOR) in alkaline medium.