Doğrudan alkali metanol yakıt hücresi için membran geliştirilmesi
Membrane development for direct alkaline methanol fuel cells
Yazar: PINAR ULUDAĞ
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN KAYTAKOĞLU
Anadolu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Yakıt hücreleri kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine çeviren elektrokimyasal bir güç sistemidir. Doğrudan Metanol Yakıt Hücresi'nden elde edilen güç yoğunluğu, anottan katota doğru olan metanol geçişi ve anotta gerçekleşen metanol oksidasyon reaksiyonunun yavaş gerçekleşmesi nedeniyle diğer yakıt hücrelerine nazaran daha düşüktür. Bu nedenle, literatürdeki birçok çalışmanın amacı alkali özellikte bir DMYH geliştirmektir. Doğrudan Alkali Metanol Yakıt Hücresi için uygun bir anyonik polimer elektrolit membran geliştirilmesi henüz istenen düzeyde değildir. Bu yüksek lisans tez çalışması ile DAMYH'de kullanılmaya uygun Polivinilalkol (PVA) esaslı potasyum hidroksit (KOH) katkılı çapraz bağlı anyonik polimer elektrolit membran geliştirilerek hücre performansları değerlendirilmiştir. Çapraz bağlama ajanı olarak Glutaraldehit (GA) ve Polietilenglikoldiglisidileter (PEGDGE) kullanılarak optimum çapraz bağlama ajanı türü ve miktarı belirlenmiştir. Geliştirilen bu membranlar nano boyutlu dolgu malzemeleri (TiO2 ve SiO2) ile desteklenerek metanol geçirgenliğinin azaltılması amaçlanmıştır. Hazırlanan membranların performans eğrileri elde edilerek maksimum güç yoğunlukları belirlenmiştir. Doğrudan alkali metanol yakıt hücresinde gösterdikleri performansına ek olarak membranların su tutma kapasitesi ve metanol geçirgenlikleri tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: GA, DMYH, DAMYH, PEGDGE, PVA, Polimer Elektrolit Membran.

Abstract:
Fuel cell is an electrochemical power device that convert the chemical energy of a fuel directly into electrical energy. Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)'s power density is lower than the other type of fuel cell's power densities due to relatively slow methanol oxidation reaction taking place at anode side and methanol crossover from anode side to cathode side. For this reason, the approach taken in many studies was to develop an alkali media of the DMFC. Also oxygen reduction can perform lower costs in alkaline environment with using non-platinium catalysts. Despite all these advantages, the development of an anionic polymer electrolyte membrane suitable for DAMFC are not yet at the desired level. In this M Sc. thesis, an cross-linked anionic polymer electrolite membrane based on Polyviniylalcohol (PVA) dopped Potassium Hydroxide (KOH) was developed and their cell performance was evaluated. Glutaraldehit (GA) and Polietilenglikoldiglisidileter (PEGDGE) were used as a crosslinking agent and optimum type and amount of crosslinking agent were determined. It's aimed that reduce the methanol crossover with nanosized fillers (TiO2 and SiO2). Prepared membrane's performance curves were obtained and the maximum power densities were determined. In addition to membranes performance in DAMFC, their water uptake capacity, and methanol permeability were determined.

Keywords: GA, DMFC, DAMFC, PEGDGE, PVA, Polymer Electrolite Membrane.