Doğrudan Etanol Yakıt Hücreleri İçin Anot Materyali Olarak Poli (Amik Asit)-Platin Nanopartikül Kompozit Katalizörlerinin Geliştirilmesi

Abstract

Doğrudan etanol yakıt hücreleri (DEYH) etanolün yenilenebilir olması nedeniyle yaygın çalışılan yakıt hücreleridir. Yüksek performans nedeniyle Platin (Pt) katalizörünün varlığında asidik ortamda etanolü elektrik enerjisine çeviren yakıt hücreleri yüksek popülerliktedir. Pt’nin diğer metaller ile alaşım şeklinde kullanımı performansa katkı sağlasa da hem katalizör zehirlenmesinin önüne geçememekte hem de C-C bağının yıkımına katkı sağlayamamaktadır. O nedenle projemizde, bu problemlerin aşılmasına yönelik polielektrolit membran (PEM) özelliği gösteren poliamik asit (PAA) polimerleri ile in situ Platin nanopartikül (PtNP) sentezi ve akabinde PAA-PtNP karışımının anot-materyali olarak sentezi gerçekleştirilecektir. Çalışmanın başarı ile sonuçlanması halinde, yüksek performans ve düşük maliyet ile etanolün yakıt hücrelerinde kullanımına olanak sağlayacak katalizör sistemlerinin gelişimine katkı sunulacaktır. Özgün Değer: Etanolün elektro-oksidasyonunda katalizör materyali olarak önerilen bu çalışma ile ilk defa poliamik asit kimyası hem sentezlenecek PtNP’lerin istenilen kristal yapı, boyut, şekil ve kararlılığı için hem de iyi PEM özelliği göstermesi yönüyle geliştirilerek kompozit katalizör olarak sentezlenecektir. Araştırma Sorusu ve Hipotezi: PEM özellikli polimerler PtNP’lerinin etanol elektro-oksidasyonunda performasını artırırken PtNP’lerinide zehirlenmelere karşı daha dirençli hale getirmektedirler. Ayrıca, polimerik filmler metalik nanopartiküllerin anot yüzeyinde homojen dağılımına olanak sunmakta ve kararlılığını artırmaktadır. PAA’nın yüksek π-π konjugasyonuna sahip olması onu hem güçlü bir PEM adayı hem de metalik nanopartikül sentezi ve kararlılığı için etkin polimer haline getirmektedir. PAA-PtNP kompozit katalizörü etanol elektrooksidasyon kinetiğini değiştirerek ve katalizör zehirlenmesini minimize ederek genel etanol elektrooksidasyon performansını artıracak potansiyele sahiptir. 2 Amaç ve Hedefleri: Çalışmanın gayesi PEM özellikli PAA polimerleriyle sentezlenecek PAA-PtNP kompozit katalizörleri ile kullanılması gereken Pt metalinin miktarını düşürmek ve zehirlenmelere karşı daha güçlü katalizör yüzeyi geliştirerek etanol yakıt hücrelerinin pratik kullanılabilirliklerine katkı sağlamaktır. Yöntemi: PtNP ler in situ olarak PAA polimerleri içerisinde sentezlenerek, camsı-karbon elektrot yüzeyine dönerek-kaplama metotlarıyla PAA-PtNP şeklinde işlenecektir. Eletrokimyasal metotlar yardımıyla kompozit katalizörün performansı ölçülecektir. Yaygın Etkisi: Çalışmayla elde edilecek sonuçlar, patent değeri olan ticarileşebilecek malzemelerin geliştirilmesine olanak sağlayabilir. Yenilebilir enerji çalışmalarına katkı sağlama potansiyeli vardır. Ayrıca, bu alanda PEM kimyasının ve PtNP’nin şekil, boyut ve kristal yapısının etanol elektro-oksidasyonundaki performansına katkısına yönelik önemli veriler sunacaktır. En az bir nitelikli makale ve uluslararası konferanslarda sunumuna olanak sağlayacak veri üretilebilir. Çalışmaya birçok lisans üstü ve lisans öğrenci katılımı sağlanarak öğrencilere ilgili alanda ufuk kazandırılmış olunacaktır. Ayrıca, çalışmanın yapıldığı kuruma da katkı sağlanmış olunacaktır.