Al-hava pili için verimli elektrot-elektrolit araştırılması
Investigation of efficient electrode-electrolyte for al-air battery
Yazar: RASİHA NEFİSE MUTLU
Danışman: PROF. DR. BİRGÜL YAZICI
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry
Dizin: Elektrokimyasal piller = Electrochemical cells ; Metal kaplama = Metal coating

Özet:
Al-Hava alkali piller için, 1) uygun anot malzemesinin belirlenmesi amacıyla ticari alüminyum alaşımlarının (AA6013 ve AA7075) verimleri, saf alüminyumun (Al) verimi ile karşılaştırılmıştır. Alkali ortamda her bir anodun korozyon ve hidrojen gazı oluşum hızı hesaplanmıştır. Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve akım-potansiyel eğrileri alınmıştır. Galvanostatik çözünme testi incelenmiştir ve yüzey karakterizasyonu (SEM-EDS ve Temas açısı ölçümü) belirlenmiştir. 2) Uygun katodun belirlenmesi için, FeNi mesh, Ag ile iki farklı yolla (kimyasal kaplama ve elektrokimyasal kaplama) muamele edilmiştir. Farklı kimyasal (5-30 dk) ve elektrokimyasal (100-600 s) kaplama sürelerinin etkileri araştırılmıştır. Her elektrot için, siklik voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), akım-potansiyel eğrileri alınmıştır. En uygun zamanlar belirlenmiştir. Elektrotların, pil performansları, yüzey özellikleri (SEM-EDS ve XRD) belirlenmiştir. Kristal yapısındaki değişiklikler gözlemlenmiştir. 3) Çalışmada pil performansını arttırmak amacıyla, farklı derişimlerde (0,25-1 M) glikol katkısı 4 M NaOH içerisine eklenmiştir. Bu elektrolitler içerisinde alüminyumun korozyon ve hidrojen gazı oluşum hızı hesaplanmıştır. Elektrokimyasal testleri gerçekleştirildi (EIS ve akım-potansiyel). Sonuç olarak, en iyi anot alaşımı AA7075, en verimli oksijen indirgeme katodu 500 s'de elektrokimyasal Ag elektrokimyasal kaplanmış FeNi mesh elektrot ve korozyon oranı en düşük pil elektroliti 0,75 M Glikol katkılı 4 M NaOH elektroliti olarak bulunmuştur.

Abstract:
For the Al-Air alkaline batteries,1) the yields of commercial aluminium alloys (AA6013 and AA7075) were compared with the pure aluminium (Al) to determine the proper anode material. In an alkaline environment, the rate of corrosion and hydrogen gas formation was calculated. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and current-potential curves were taken. The galvanostatic dissolution test was examined and surface characterization (SEM-EDS and contact angle) was determined. 2) For determine the suitable cathode, the FeNi mesh was treated with Ag in two different ways (chemical and electrochemical coating). The effects of different chemical (5-30 min) and electrochemiccal (100-600 sec) coating periods were investigated. For each electrode, cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), current-potential curves were taken. The best times were determined. Battery performances, surface properties (SEM-EDS and XRD) were determined. Changes in crystal structure were observed. 3) For improve battery performance, different concentrations of Glycol (0.25-1 M) was added to 4 M NaOH. In these electrolytes, the corrosion rate of aluminium and the rate of hydrogen gas formation were calculated. Electrochemical tests were performed (EIS and current-potential). As a result, the best anode was AA7075 alloy, the most efficient oxygen reduction cathode was found to be Ag electrochemical coated FeNi mesh electrode at 500 s and the lowest rate of corrosion belonged to 4 M NaOH electrolyte with 0.75 M Glycol.