Metal oksit nanopartiküllerin PEM yakıt pili performansına etkisi

Basit Öğe Kaydı
dc.contributor.advisorEkinci, Arzu
dc.contributor.authorSabaz, Cahit
dc.date.accessioned2026-03-14T12:05:17Z
dc.date.available2026-03-14T12:05:17Z
dc.date.issued2025
dc.departmentEnstitüler, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Ana Bilim Dalı
dc.description.abstractBu çalışmada, Proton Değişim Membranlı (PEM) yakıt pili uygulamaları için üç farklı platin (Pt) destekli katot katalizörü sentezlenmiş ve performansları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Sentezlenen katalizörler Pt-MnFe2O4/C, Pt-LaMnFe2O4/C ve Pt-MoMnFe2O4/C olup, bu katalizörler PEM yakıt pili membran elektrot grubu (MEA) katot katalizörleri olarak uygulanmıştır. Çalışmada, katalizörlerin hem fiziksel ve yapısal özellikleri hem de elektrokimyasal davranışları kapsamlı biçimde değerlendirilmiştir. Fiziksel ve yapısal özelliklerin belirlenmesi için X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ve enerji dağılımlı X-ışını (EDX) analizleri yapılmıştır. Elektrokimyasal özellikler ise döngüsel voltametri (CV) yöntemiyle incelenmiştir. PEM yakıt pili testleri, 40–80 °C aralığında beş farklı sıcaklıkta ve sabit gaz debileri (H2: 40 ml/dk, O2: 80 ml/dk) altında gerçekleştirilmiştir. Uygulama sonuçları, katalizörlerin performansının sıcaklığa bağlı olarak değiştiğini ortaya koymuştur. Pt-LaMnFe?O?/C katalizörü 80 °C'de 401 mA/cm2 maksimum akım yoğunluğu ve 253 mW/cm2 güç yoğunluğu ile en yüksek performansı sergilemiştir. Pt-MnFe2O4/C ve Pt-MoMnFe2O4/C katalizörleri ise sırasıyla 60 °C ve 70 °C'de optimum performans göstermiştir. Ayrıca, her katalizör için optimum sıcaklıklarda elde edilen veriler üzerinden kütle aktivitesi hesaplamaları yapılmış ve en yüksek değer 4177 mA/mgPt ile Pt-LaMnFe2O4/C katalizörüne ait bulunmuştur. Elde edilen bulgular, özellikle nadir toprak elementleri (La) veya geçiş metalleri (Mn, Mo) ile desteklenmiş metal oksit katkılı Pt-tabanlı katalizörlerin, geleneksel Pt/C katalizörüne göre hem daha yüksek performans hem de daha yüksek Pt kullanım verimliliği sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, PEM yakıt pilleri için yüksek performanslı, dayanıklı ve maliyet açısından daha avantajlı alternatif katalizör tasarımlarına katkı sağlamaktadır.
dc.description.abstractIn this study, three different platinum (Pt)-supported cathode catalysts were synthesized for Proton Exchange Membrane (PEM) fuel cell applications, namely Pt-MnFe2O4/C, Pt-LaMnFe2O4/C ve Pt-MoMnFe2O4/C. These catalysts were employed as cathode catalysts in membrane electrode assemblies (MEAs) of PEM fuel cells, and their performances were comparatively investigated. Both the physical/structural properties and electrochemical behaviors of the synthesized catalysts were comprehensively evaluated. The physical and structural properties were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Electrochemical properties were analyzed by cyclic voltammetry (CV). PEM fuel cell performance tests were conducted at five different cell temperatures in the range of 40–80 °C under constant gas flow rates (H2: 40 ml/dk, O2: 80 ml/dk). The results revealed that the performance of the catalysts strongly depended on the operating temperature. The Pt-LaMnFe?O?/C catalyst exhibited the highest performance at 80 °C with a maximum current density of 401 mA/cm2 and a power density of 253 mW/cm2. Pt-MnFe2O4/C and Pt-MoMnFe2O4/C catalysts showed optimum performance at 60 °C and 70 °C, respectively. Furthermore, mass activity calculations based on the optimum temperature data showed that the highest value was achieved with the Pt-LaMnFe2O4/C catalyst at 4177 mA/mgPt. These findings demonstrate that Pt-based catalysts supported with rare-earth elements (La) or transition metals (Mn, Mo) and metal oxide additives provide not only higher performance but also greater Pt utilization efficiency compared to conventional Pt/C catalysts. This study contributes to the development of high-performance, durable, and cost-effective alternative catalysts for PEM fuel cell applications.
dc.identifier.endpage71
dc.identifier.startpage1
dc.identifier.urihttps://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/TezGoster?key=V-oEQd0LkkqRGCXNzJWCTadr83XxxLIsIICQBvEUycf_fVFFqFrTUZ3k_Eo7jv5L
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12604/10489
dc.identifier.yoktezid979590
dc.language.isotr
dc.publisherSiirt Üniversitesi
dc.relation.publicationcategoryTez
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.snmzKA_TEZ_20260310
dc.subjectFizik ve Fizik Mühendisliği
dc.subjectPhysics and Physics Engineering
dc.titleMetal oksit nanopartiküllerin PEM yakıt pili performansına etkisi
dc.title.alternativeEffect of metal oxide nanoparticles on PEM fuel cell performance
dc.typeMaster Thesis

Dosyalar

Koleksiyon

1) Tez