Bor Türevi Yakıt Pillerinde Kullanılmak Üzere Grafen Temelli Anot Malzemelerinin Geliştirilmesi ve Pil Performansına Etkisinin İncelenmesi
Proje no. 25278 · Durum: Kapanmış (Yayın bekleniyor) · 2023
Özet
<p>Ülkemizin zenginliklerinden biri olan bor madenleri geleceğin potansiyel enerji kaynaklarındandır. Bu nedenle temiz, çevre dostu, yenilenebilir ve enerji dönüşüm veriminin yüksek olabildiği bor bileşiklerinin doğrudan yükseltgemesine dayalı yakıt pillerinin geliştirilmesine gereksinim duyulmaktadır. Bu sebeple, projede geliştirilmesi hedeflenen anot elektrotlarında borhidrür ve aminoboran yakıt olarak seçilmiştir. Literatür verileri, kullanılan anot malzemesinin pil performansı ve maliyetini belirlemede önemli olduğu görülmüştür. Farklı grafen esaslı malzemelerin yakıt pili performansını hangi ölçüde geliştirdiğine yönelik kapsamlı bir çalışmaya literatürde rastlanılmamıştır. Önerilen projeyle, farklı modifiye grafen yapıların borhidrür ve aminoboranın yükseltgenme tepkimesine olan katalitik etkinliğini artırmak için kapsamlı ve özgün bir çalışma planlanmıştır.</p><p><strong>Proje sürecinde kullanılacak grafen esaslı malzemelerin sentezi,modifikasyonuna ilişkin deneysel çalışmalar </strong>ayrıntılı olarak: <strong><em>ilk aşamada,</em></strong> grafen temelli anot malzemelerigrafitten çıkılarak; grafen, grafen oksit, F, N-doplanmışyapılar laboratuvar koşullarındasentezlenecektir. <strong><em>İkinci aşamada,</em></strong>hazırlanan grafen esaslı elektrotlarda faklı elektrolitlerde borhidrür ve aminoboran’nınelektrokimyasal davranışları incelenecektir.Grafen temellielektrotlar yüzeylerinde Au-M ve Cu-M bimetalik türlerielektrokimaysaltekniklerle yüzeyde oluşturulacaktır. Borhidrürün ve aminoboranın elektrokimyasal davranışı döngüsel voltammetri, kronopotansiyemetri ve döner disk elektrot teknikleriyle incelenerek yükseltgenme mekanizmaları aydınlatılacaktır. <strong><em>Üçüncü aşama,</em></strong> grafen esaslı tüm elektrotların kimyasal, morfolojik ve elektriksel özellikleritaramalı elektron, geçişli elektron mikroskopları, X-Işını fotoelektron spektroskopisi ve elektrokimyasal empedans yöntemleriyle aydınlatılacaktır. <strong><em>Dördüncü aşama;</em></strong><em>b</em>orhidrür veya aminoboran–oksijen yakıt pili testleri, Nafion 117membran, grafen temelli anot elektrot ve ticari AuXC/72 katot elektrodu içeren bir sistemden oluşacaktır. Yakıt pili test ünitesinin performansı ve zamana karşı karalılık ölçümleriyle grafen temelli kompozit yapıların farklanmasınınpil performansına olan etkisi incelenecektir.</p><p> </p><p><strong>Önerilen projenin grafen ve benzeri iki boyutlu malzeme temelli yakıt pili anot tasarımı, üretimi ve performanslarının incelenmesi konusunda katkıda bulunabileceği düşünülmektedir.</strong> Grafen yapılarının üstün özellikleri temel alınarak geliştirilecek olan yakıt pili sistemlerinin maliyetinin düşük ve performansının yüksek olması projede hedeflenen üretim özelliklerini oluşturmaktadır. Önerilen projenin mevcut bilim ve teknolojiye katkısı:</p><p>· Literatürde var olan Pt katkılı anot materyalleri ile yarışabilecek, Pt içermeyen anot malzemeleri üretmek. Bu doğrultuda, grafen ve benzeri yapıları, Au-M ve Cu-M (M: Ni, Mn, Co, Zn) ile birleştirerek yakıt pili maliyetini düşürmek.</p><p>· Anot materyali olarak kullanılacak olan grafen yapısının modifiye edilmesi ile doğrudan borhidrür ve aminoboran yakıt pili sistemlerinin performanslarını artırmak.</p><p>Grafenin üstün özelliklerinin (iletkenliğinin yüksek, yüzey alanının geniş ve katalizör sistemlerinin homojen dağılımına olanak sunması) yakıt pillerinde kullanımı şeklindedir. </p>