Pd-Zn kaplı bakır köpük kullanımının doğrudan Borhidrür yakıt pili performansına etkisinin incelenmesi
Searching of the effect of Pd-Zn coated copper foam directly to performance in Borohydride fuel cell
Yazar: İPEK ÇAĞLAYAN
Danışman: PROF. DR. CENK ÇELİK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Yakıt pili sistemleri hali hazırda gelişmekte olan ve geliştirilmesi gereken bir teknoloji olmasına rağmen yüksek enerji verimi, uzun çalışma süresi, sessiz çalışması ve çevreye zararlı atık oluşturmaması nedeniyle sanayinin birçok kolunun dikkatini çeken bir teknolojidir. Yakıt pili sistemlerinin ticarileştirilebilmesi için maliyet düşürücü, verimlilik arttırıcı ve daha küçük hacimlerde daha yüksek güç sağlayan yakıt hücreleri elde edilmelidir. DBHYP'lerinin verimli, kararlı ve güvenli bir şekilde çalışabilmesi için anot difüzyon tabakası tasarımı büyük önem teşkil etmektedir. Bu sebeple tez kapsamında DBHYP için anot difüzyon tabakası üzerine çalışılmıştır. Metal köpükler yakıt pillerinde akış dağıtıcı plaka, elektrot mimarisi ve yakıt pilinin ısı yönetimini sağlamak için kullanılmaktadır. Özellikle akış dağıtıcı ve elektrot olarak metal köpük kullanılması hücre performansında, hücre ağırlık ve hacminde önemli artılar sağlamaktadır. Metal köpükler metalden gelen yüksek elektriksel ve termal iletkenlikleri, gözenekli yapının sağladığı yüksek geçirgenlik, dar akış kanalları, geniş özgül yüzey alan, kılcal ve difüzif kuvvetler sayesinde yakıt pilleri başta olmak üzere birçok mühendislik uygulamalarında mükemmel performans sağlayan bir malzemedir. 
Bu çalışmada bakır köpük üzerine yapılan Pd-Zn kaplamaların DBHYP'nde verime etkisi incelenmiştir. Köpük kaplamaların karakterizasyonu için SEM ve EDX analizleri yapılmıştır. Yapılan çalışmada kaplamaların farklı koşullardaki etkinliğinin yakıt pili performansına etkisini görebilmek için tek hücre testleri yapılmıştır. İnceleme sonucunda yakıt pilinde en iyi performans 80 °C sıcaklıkta 68,75 mA.cm-2 akım yoğunluğu ve 195,72 mW.cm-2 güç yoğunluğu değerleri ile numune 4'ten elde edilmiştir. Kaplama yapılmamış ticari bakır köpük, yalnızca Pd kaplanmış bakır köpük ve Pd-Zn kaplanmış bakır köpüklerin polarizasyon ve güç eğrilerine bakıldığında Pd-Zn kaplanmış bakır köpüğün performansının yakıt pili içerisinde daha yüksek olduğu görülmüştür.

Abstract:
Although fuel cell systems are already developing and need to be developed, it is a technology that attracts the attention of many branches of industry due to its high energy efficiency, long working time, silent operation and no harmful waste to the environment. In order to commercialize fuel cell systems, fuel cells should be obtained which are cost-effective, increase efficiency and provide higher power in smaller volumes. Anode diffusion layer design is essential for efficient, stable and safe operation of DBHYPs. For this reason, anode diffusion layer was studied for DBHYP. Metal foams are used in fuel cells to provide flow distributor plate, electrode architecture and heat management of the fuel cell. In particular, the use of metal foam as flow distributor and electrode provides significant increases in cell performance, cell weight and volume. Metal foams provide excellent performance in many engineering applications, especially in fuel cells, thanks to their high electrical and thermal conductivity from metal, high permeability of the porous structure, narrow flow channels, wide specific surface area, capillary and diffusive forces.
In this study, the effect of Pd-Zn coatings on copper foam on DBHYP was investigated. SEM and EDX analyzes were performed for the characterization of foam coatings. In this study, single cell tests were performed in order to see the effect of the efficiency of the coatings under different conditions on fuel cell performance. As a result of the study, the best performance of the fuel cell was obtained from sample 4 with a current density of 68.75 mA.cm-2 and a power density of 195.72 mW.cm-2 at 80 °C. When looking at the polarization and power curves of uncoated commercial copper foam, only Pd coated copper foam and Pd-Zn coated copper foams, the performance of the Pd-Zn coated copper foam was found to be higher in the fuel cell.