Doğrudan etanol yakıt hücrelerinin performansını arttırmak için metal ile aktifleştirilmiş mezogözenekli malzemelerin sentez ve karakterizasyonu


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2011

Öğrenci: TUĞBA RONA

Danışman: DİLEK VARIŞLI

Özet:

Petrol rezervlerindeki azalma ve küresel ısınmanın artışı ile yakıt hücreleri temiz enerji üretimi konusunda oldukça büyük ilgi görmektedir. Yenilenebilir bir kaynak olması, taşınmasında ve depolanmasında problem teşkil etmemesi nedeniyle etanol, yakıt hücrelerinde önem kazanmıştır. Tez çalışması kapsamında etanol yakıt hücrelerinde anot katalizörü olarak kullanılmak üzere, Pt-Sn-Ni esaslı mezogözenekli silikat katalizörler farklı yöntemler kullanılarak hazırlanmıştır. Doğrudan hidrotermal sentez yöntemi ile yüksek yüzey alanına sahip, mezogözenekli, Pt-SiO2 (Pt:Si=0,030), Pt-SiO2 (Pt:Si=0,015), Pt-SiO2 (Pt:Si=0,0075), Pt-Sn-SiO2 (Pt:Sn=2:1) ve Pt-Ni-SiO2 (Pt:Ni=2:1) olarak adlandırılan katalizörler başarıyla sentezlenmiştir. Büyük platinyum kristalleri her iki katalizör yapısında belirlenirken sentez çözeltisine katılan kalay Pt-Sn-SiO2 katalizöründe SnO2 olarak belirlenmiştir. Emdirme yöntemi ile katalizörler hazırlamak için, destek maddeleri üç farklı şekilde hazırlanmıştır. Öncelikle doğrudan hidrotermal sentez yöntemi ile MCM-41 hazırlanmış, tek metal (Pt) ve iki metal (Pt:Sn mol oranı 2:1 ve Pt:Ni mol oranı 2:1 olmak üzere) karışımı için destek maddesi olarak kullanılmıştır. MCM-41 sahip olduğu mezogözenekli yapıyı yükleme sonrasında da korumuştur. Platinyum parçacıklar her iki yapıda gözlenirken, Pt-Sn@MCM-41 yapısında ve Sn@Pt@MCM-41 yapısında Pt-Sn alaşımı belirlenmiştir. Diğer bir destek maddesi doğrudan hidrotermal sentez sırasında Sn'nin mezogözenekli yapıya eklenmesi ile elde edilmiş ve Sn-SiO2 olarak adlandırılmıştır. Bu destek maddesi 689m2/g yüzey alanına sahip olmuştur. Bu yapıya farklı Pt:Sn (3:2 ve 2:1) oranlarında Pt maddesi emdirme işlemi yapılmıştır. Ayrıca doğrudan hidrotermal sentez sırasında yapıya Pt eklenmesi ile Pt-SiO2 destek maddesi hazırlanmış ve yapıya kalay emdirmesi yapılmıştır. Hazırlanan tüm katalizörler üçlü elektrot hücresinde, 0.5M H2SO4 ve 0.5M H2SO4 + 0.5M C2H5OH elektrolit çözeltilerinde test edilmiştir. Emdirme yöntemi ile hazırlanan katalizörlerin aktif olduğu, en iyi aktiviteyi Pt@Sn-SiO2 (Pt:Sn=2:1)katalizörünün verdiği, Pt@Sn-SiO2 ve Pt@MCM-41 katalizörlerinin doğrudan etanol yakıt pilleri anot katalizörü olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.