Polivinilferrosen modifiye elektrotlarda metanol ve etanolün elektrokimyasal yükseltgenmesinin incelenmesi
The investigation of methanol and ethanol electrochemical oxidation on polyvinylferrocene modified electrode
Yazar: EDA TAĞA
Danışman: DOÇ. DR. AHMET GÜLCE
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Küçük molekül kütleli alkollerin elektrokatalitik yükseltgenmesi, doğrudan alkol yakıt hücrelerindeki uygulamalarından dolayı önemli bir prosestir. Bu yakıt hücreleri gelecekteki elektrik gücü kaynaklarında uygulanabilir sistemler olarak düşünülmektedir. Doğrudan alkol yakıt hücreleri, alkolün kimyasal enerjisini yüksek güç yoğunluğu, yüksek enerji dönüşüm verimi ve çok az çevresel atık ile doğrudan sürekli olarak elektrik enerjisine çevirdikleri için dikkat çekmektedir. Metal paçacıkların biriktirildiği polimer filmler ile modifiye edilen elektrotların yakıt hücrelerindeki uygulamalarda önemli olan bazı elektrokimyasal reaksiyonlar için iyi katalizör olarak kullanılabildiği bilinmektedir.Bu tez çalışmasında, katalitik elektrotların hazırlanmasında polivinilferrosen ile modifiye edilmiş Pt elektrot kullanılmıştır. Metanol ve etanolün elektrokimyasal yükseltgenmesi öncelikle kaplanmamış Pt elektrotta, polivinilferrosen(PVF) ile kaplanmış Pt elektrotta, PVF ile kaplanmış ve altın biriktirilmiş Pt elektrotta, dönüşümlü voltametri, dönen elektrot voltametrisi ve kronoamperometri yöntemleri ile incelenmiştir. Modifiye elektrotların alkollerin yükseltgenmesinde katalitik etki gösterdikleri belirlenmiştir. Kullanılan elektrodun yapısı, metal biriktirilmesi, polimer film kalınlığı, alkollerin derişimi ve elektrolit türü gibi çeşitli deneysel parametrelerin etkileri araştırılmıştır. 0,05 M HClO4 çözeltisinde metanol ve etanolün aktivasyon enerjileri (Ea) kaplanmamış Pt, PVF-Pt, PVF-Au-Pt elektrotlar için hesaplanmış ve modifiye edilmiş elektrotlar için hesaplanan aktivasyon enerjilerinin kaplanmamış Pt elektroda göre daha düşük olduğu gözlenmiştir.Bu çalışmada küçük molekül kütleli alkollerin elektrokimyasal yükseltgenmesi için geliştirilen modifiye elektrotların kolay hazırlanabilirlik, uygun maliyetlilik, yüksek elektrokatalitik aktivite gösterme ve kararlı olma gibi bir çok özelliklere sahip olduğu bulunmuştur.Anahtar kelimeler: Elektroyükseltgenme, Polivinilferrosen, Modifiye elektrot

Abstract:
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. Polymer films, known as polymer modified electrodes with metal particles incorporated into the films were known to be good catalysts for some electrochemical reaction of importance for application in fuel cells.In this study, to prepare the electrocatalytic electrodes which were developed polyvinylferrocene modified Pt electrodes were used. Electrochemical oxidation of methanol and ethanol were studied various electrodes, bare Pt electrode, polyvinylferrocene modified Pt electrode (PVF-Pt), polyvinylferrocene modified metal incorporated Pt electrode (PVF-Au-Pt), using cyclic voltammetry, rotating disk electrode voltammetry and chronoamperometry. It was determined that modified electrodes indicated catalytic effect for oxidation of alcohols. The effects of various parameters such as the nature of electrode substrate, metal loading, thickness of the polymer film, concentration of alcohols, types of the electrolytes were investigated. Activation energies on bare Pt, PVF-Pt and PVf-Au-Pt electrodes in 0,05 M HClO4 solution were calculated for methanol and ethanol. It was observed that activation energs of modifed electrodes was lower than bare Pt electrodes.In this study, it was found that modified electrodes developed for electrochemical oxidation of small molecule massed alcohols have multiple properties such as simple preparation, cost-effective, high electrocatalytic activity and stability.Key words: Electrooxidation, Polyvinylferrocene, Modified electrode