Kalem ucu grafit elektrotların modifiye edilmesi ile bazik alkol yakıt hücreleri için anot katalizörlerinin hazırlanması
The preparation of anode catalysts for the alkaline fuel cells using modified pencil graphite electrodes
Yazar: MEHMET KEPENEK
Danışman: PROF. DR. HANDAN GÜLCE
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, metanol ve etanol gibi küçük molekül kütleli alkollerin bazik ortamdaki elektrokatalitik yükseltgenmesi için katalitik anot elektrotlarının geliştirilmesi amaçlanmıştır.Küçük molekül kütleli alkollerin elektrokatalitik yükseltgenmesi, doğrudan alkol yakıt hücrelerindeki uygulamalarından dolayı önemli bir prosestir. Karbon elektrotlarda alkollerin elektrokimyasal yükseltgenmesi, karbon materyallerinin yüksek yüzey alanına sahip olması ve yakıt hücresi elektrotlarında platin katalizör destek materyali olarak kullanılabilmesinden dolayı daha çok dikkat çekicidir.Bu tez çalışmasında, katalitik elektrotların hazırlanmasında polivinilferrosen ile modifiye edilmiş kalem ucu grafit (KUG) elektrotlar kullanılmıştır. Alkollerin elektrokatalitik yükseltgenmesi, kaplanmamış KUG elektrotlarda, polivinilferrosen ile kaplanmış KUG elektrotlarda ve polivinilferrosen ile kaplanmış ve Pt biriktirilmiş KUG elektrotlarda, dönüşümlü voltametri yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Alkollerin elektrokimyasal yükseltgenmesi için kullanılan elektrodun modifiye edilmesi, polimer film kalınlığı, Pt biriktirilmesi, alkollerin derişimi, elektrolit derişimi, gerilim tarama hızı ve sıcaklık gibi çeşitli deneysel parametrelerin etkileri araştırılmıştır. Bazik ortamda alkollerin elektrokimyasal yükseltgenmesi için optimum koşullar belirlenmiştir. PVF kaplanmış ve Pt biriktirilmiş KUG elektrodun alkollerin yükseltgenmesinde iyi bir katalitik aktivite gösterdiği bulunmuştur. Ayrıca, hazırlanan elektrotların SEM görüntüleri alınarak morfolojik analizleri de yapılmıstır. SEM sonuçları da KUG elektrot yüzeyinin PVF ile kaplandığını ve PVF kaplanmış KUG elektrotta Pt partiküllerinin biriktirildiğini kanıtlamıştır.

Abstract:
The aim of this study is to develop new modified electrodes for electrocatalytic oxidation of some low molecular weight alcohols, such as methanol and ethanol.The electrocatalytic oxidation of low molecular weight alcohols have been the essential subject for extensive studies in view of its importance in fuel cell application. The electrochemical oxidation of alcohols on carbon electrodes has received more attention because of the use of high surface area carbon materials as platinum catalyst supports in fuel cell electrodes.The electrocatalytic oxidation of small alcohol molecules is an important process because of its important application in the direct alcohol fuel cell, which is considered as the most feasible fuel cell in future electrical powered vehicles. Direct alcohol fuel cells attract much attention because they can directly, continuously convert the chemical energy of alcohol to electrical energy with high power density, high energy conversion efficiency, and very low environmental intrusion.To prepare the electrocatalytic electrodes which were developed in this thesis, polyvinylferrocene modified pencil graphite (KUG) electrodes were used. Electrocatalytic oxidation of some alcohols were studied various electrodes, bare KUG electrode, polyvinylferrocene modified KUG electrode, polyvinylferrocene modified Pt incorporated KUG electrodes, using cyclic voltammetry. The effects of various parameters such as the modification of electrode substrate, Pt loading, thickness of the polymer film, concentration of alcohols, concentration of the electrolyte, potential sweep and temperature were investigated. The optimum conditions were determined for electrooxidation of alcohols in alkaline media. The results indicated that the Pt incorporated PVF coating on the KUG electrode can significantly improve the electrochemical performance for oxidation of alcohols.Additionally, the morphological analysis of the prepared catalytic electrodes was carried out by using SEM. Also from SEM results, we observed that the KUG electrode was coated with PVF and Pt particles were incorporated in PVF matrix.