Sülfolanmış maleik anhidrit-stiren ardışık kopolimer membranının proton değişim membran yakıt hücresi performansının incelenmesi

Basit Öğe Kaydı
dc.contributor.advisorBasan, Satılmış
dc.contributor.authorŞahin, Fatma
dc.date.accessioned2019-03-21T08:54:20Z
dc.date.available2019-03-21T08:54:20Z
dc.date.issued2011
dc.date.submitted2011-07-08
dc.departmentHitit Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı
dc.description.abstractSanayileşme ve bireylerin daha iyi yaşam isteklerini karşılayabilmek için, ihtiyaç duyulan enerji miktarı her geçen gün artmaktadır. Günümüzde kullanılan enerjinin büyük miktarı fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Ancak bu yakıtların yakın gelecekte rezervlerinin sona ermesi ve kullanımının çevre kirliliğini artırarak küresel ısınmaya neden olması, alternatif enerji kaynaklarına olan gereksinimi artırmaktadır. Yakıt hücreleri temiz, yenilenebilir ve sürdürülebilir bir enerji kaynağı olmaları nedeniyle dünya da artan enerji ihtiyacını karşılayacak en önemli yaklaşımlardan birisidir. Çeşitli türleri bulunan yakıt pilleri arasında, Proton Değişim Zarlı Yakıt Pili (PDMYP) yakıt hücreleri düşük çalışma sıcaklığında yüksek verim elde edilmesi, sessiz çalışması, hareketli aksamının bulunmaması ve saf suyun dışında başka bir atık oluşturmamasından dolayı en çok ilgi çeken yakıt hücresi türüdür. PDMYP yakıt hücrelerinin en önemli elemanı proton iletim özelliğine sahip polimerik membranlardır. Bu membranlar oldukça pahalı olduğu için PDMYP?nin piyasada yaygınlaşmasını engellemektedir. Bu çalışmanın amacı; PDMYP?de kullanılmak üzere yüksek sıcaklıklara dayanıklı, mekanik, termal ve kimyasal kararlılığı yüksek, proton iletkenliği yüksek, iyon geliştirme kapasitesi yüksek ve ucuz maliyetli bir membran geliştirmektir. Bu çalışma kapsamında, maleik anhidrit (MA) ve stiren (S) monomerleri kullanılarak poli(MA-alt-S) kopolimeri sentezlenmiştir. Sentezlenen poli(MA-alt-S) kopolimerine, sülfanilik asit bağlanmıştır. Daha sonra ağırlıkça % 20 oranında v polietilen glikol (PEG) ilave edilerek poli(MA-alt-S)/PEG membranı hazırlanmıştır. Hazırlanan poli(MA-alt-S)/PEG membranın karakterizasyonu; DSC, TGA, FTIR, 1H-NMR, 13C NMR, atomik kuvvet mikroskobu (AKM) ve elemental analiz yapılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca membranın su tutma kapasitesi, iyon değişim kapasitesi ve proton iletkenlik değerleri incelenmiştir. Son olarak membranın tekli yakıt hücresi denemesi yapılmıştır.
dc.description.abstractIndustrialization and individuals? requirements are needed for a better life increases the amount of energy everyday. Today, a large amount of energy supplies from fossil fuels. However, the reserves of these fuels will run out and the use of these causes environmental pollution which increasing global warming. Thus, this is increasing the need for alternative energy sources. Fuel cells are clean, renewable and sustainable energy sources, so they are the most important approaches for the increasing energy needs. Among the various types of fuel cells, Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) is a type of most interested. Because of low operating temperature to achieve high efficiency, quiet operation, the moving assembly and lack of waste other than pure water. The most important element of PEMFC is proton-conduction properties of polymeric membranes. These membranes are very expensive in the market, so this is against the spread of PEMFC. The purpose of this study is to develop polymeric membranes that can compatible with PEMFC. This membrane should have many properties. These are mechanical, thermal and chemical stability, high proton conductivity, high ion exchange capacity and low cost. In this study, maleic anhydride (MA) and styrene (S) monomers were used in order to synthesize poly(MA-co-S) copolymers. Poli(MA-co-S) copolymer is sulfonated by sulphanilic acid. Then, by 20 % weight polyethylene glycol (PEG) was added to poly (MA-co-S)/PEG membrane was prepared. Poly(MA-co-S)/PEG membrane was vii characterized by means of DSC, FTIR, TGA, 1H-NMR, 13C NMR, atomic force microscope (AFM) and elemental analyses. In addition to this, swelling degree, ion exchange capacity and proton conductivity were investigated. Finally, single cell performance was tested.
dc.description.provenanceSubmitted by Zeynep Umut Arslan (umutarslan@hitit.edu.tr) on 2019-03-21T08:54:02Z No. of bitstreams: 1 fatmasahin.pdf: 2300125 bytes, checksum: 7625c6c84d33bad1c56e59676c62301f (MD5)en
dc.description.provenanceApproved for entry into archive by Zeynep Umut Arslan (umutarslan@hitit.edu.tr) on 2019-03-21T08:54:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fatmasahin.pdf: 2300125 bytes, checksum: 7625c6c84d33bad1c56e59676c62301f (MD5)en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2019-03-21T08:54:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fatmasahin.pdf: 2300125 bytes, checksum: 7625c6c84d33bad1c56e59676c62301f (MD5) Previous issue date: 2011en
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET -- iv TEŞEKKÜR -- viii İÇİNDEKİLER -- ix ÇİZELGELER DİZİNİ -- xii ŞEKİLLER DİZİNİ -- xiii RESİMLER DİZİNİ -- xv SİMGELER ve KISALTMALAR -- xvi 1. GİRİŞ -- 1 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI -- 3 2.1. Polimerlerle İlgili Genel Kavramlar -- 3 2.1.1. Polimerleşme tepkimeleri -- 6 2.1.1.1. Serbest radikal polimerleşmesi -- 8 2.1.1.1.1. Serbest radikal kopolimerleşme kinetiği -- 11 2.1.1.1.2. Reaktivite oranları ve kopolimer bileşimi ilişkisi -- 15 2.1.1.1.3. Reaktiflik oranlarının belirlenmesi -- 16 2.1.2. İyonik ve koordinasyon kompleks polimerleşmesi -- 16 2.1.3. Maleik anhidrit monomeri ve kopolimerinin özellikleri -- 17 2.1.4. Polimerlerin çözünürlüğü -- 18 2.1.5. Polimerlerin mol kütleleri -- 20 2.2. Hidrojen -- 20 2.2.1. Hidrojenin elde edilmesi, depolanması ve taşınması -- 22 2.2.2. Hidrojen enerji sistemi -- 24 2.3. Yakıt Pilleri -- 25 2.3.1. Yakıt pillerinin tarihçesi -- 25 2.3.2. Yakıt hücrelerinin çalışma prensibi ve avantajları -- 27 2.3.3. Yakıt hücresi türleri -- 30 2.3.3.1. Fosforik Asit Yakıt Pili (FAYP) -- 32 2.3.3.2. Katı Oksit Yakıt Pili (KOYP) -- 33 2.3.3.3. Erimiş Karbonat Yakıt Pili (EKYP) -- 34 2.3.3.4. Alkali Yakıt Pili (AYP) -- 35 x 2.3.3.5. Direk Metanol Yakıt Pili (DMYP) -- 37 2.3.3.6. Proton Değişim Memran Yakıt Pili ( PDMYP) -- 39 2.3.3.6.1. Ticari Olarak Kullanılan Proton Değişim Membranlar -- 40 3. MATERYAL VE YÖNTEM -- 42 3.1. Materyal -- 42 3.2. Yöntem -- 43 3.2.1. Kopolimerin hazırlanması -- 43 3.2.2. Poli (MA-alt-S) kopolimerinin sülfonlanması -- 45 3.2.3. Membran karakterizasyonu -- 46 3.2.3.1. Su tutma kapasitesi -- 46 3.2.3.2. İyon değişim kapasitesi -- 47 3.2.3.3. TGA çalışmaları -- 47 3.2.3.4. DSC çalışmaları -- 47 3.2.3.5. Proton iletkenlik ölçümleri -- 47 3.2.3.6. FTIR çalışmaları -- 48 3.2.3.7. NMR çalışmaları -- 48 3.2.3.8. Atomik Kuvvet Mikroskopu (AKM) -- 48 3.2.3.9. Elemental Analiz -- 49 3.2.4. Yakıt Hücresi Çalışmaları -- 49 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA -- 52 4.1. Poli (MA-alt-S)/PEG Membran Sentezi -- 52 4.2. Membran Karakterizasyonu -- 53 4.2.1. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının şişme özellikleri -- 53 4.2.2. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının iyon değişim kapasitesi değeri -- 54 4.2.3. TGA-DTG analizi -- 54 4.2.4. DSC Analizi -- 55 4.2.5. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının proton iletkenlik değerleri -- 56 4.2.7. NMR analizi -- 61 4.2.8. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının AKM ile karakterizasyonu -- 63 4.2.9. Elemental analiz -- 66 4.3. Yakıt Hücresi Çalışmaları -- 66 5. SONUÇ VE ÖNERİLER -- 69 xi 6. KAYNAKLAR -- 71 7. EKLER -- 74 EK 1- a) 100 oC‟de Kurutulmuş membranın AFM sonuçları -- 74 b) % 100 Nemli membranın AFM sonuçları -- 75 EK-2 Henatech yakıt hücresi çalışma ekranı -- 76 EK-3 Henatech yakıt hücresi akım-voltaj ölçüm ekranı -- 77 8. ÖZGEÇMİŞ -- 78en_US
dc.description.tableofcontentsİÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET -- iv TEŞEKKÜR -- viii İÇİNDEKİLER -- ix ÇİZELGELER DİZİNİ -- xii ŞEKİLLER DİZİNİ -- xiii RESİMLER DİZİNİ -- xv SİMGELER ve KISALTMALAR -- xvi 1. GİRİŞ -- 1 2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI -- 3 2.1. Polimerlerle İlgili Genel Kavramlar -- 3 2.1.1. Polimerleşme tepkimeleri -- 6 2.1.1.1. Serbest radikal polimerleşmesi -- 8 2.1.1.1.1. Serbest radikal kopolimerleşme kinetiği -- 11 2.1.1.1.2. Reaktivite oranları ve kopolimer bileşimi ilişkisi -- 15 2.1.1.1.3. Reaktiflik oranlarının belirlenmesi -- 16 2.1.2. İyonik ve koordinasyon kompleks polimerleşmesi -- 16 2.1.3. Maleik anhidrit monomeri ve kopolimerinin özellikleri -- 17 2.1.4. Polimerlerin çözünürlüğü -- 18 2.1.5. Polimerlerin mol kütleleri -- 20 2.2. Hidrojen -- 20 2.2.1. Hidrojenin elde edilmesi, depolanması ve taşınması -- 22 2.2.2. Hidrojen enerji sistemi -- 24 2.3. Yakıt Pilleri -- 25 2.3.1. Yakıt pillerinin tarihçesi -- 25 2.3.2. Yakıt hücrelerinin çalışma prensibi ve avantajları -- 27 2.3.3. Yakıt hücresi türleri -- 30 2.3.3.1. Fosforik Asit Yakıt Pili (FAYP) -- 32 2.3.3.2. Katı Oksit Yakıt Pili (KOYP) -- 33 2.3.3.3. Erimiş Karbonat Yakıt Pili (EKYP) -- 34 2.3.3.4. Alkali Yakıt Pili (AYP) -- 35 x 2.3.3.5. Direk Metanol Yakıt Pili (DMYP) -- 37 2.3.3.6. Proton Değişim Memran Yakıt Pili ( PDMYP) -- 39 2.3.3.6.1. Ticari Olarak Kullanılan Proton Değişim Membranlar -- 40 3. MATERYAL VE YÖNTEM -- 42 3.1. Materyal -- 42 3.2. Yöntem -- 43 3.2.1. Kopolimerin hazırlanması -- 43 3.2.2. Poli (MA-alt-S) kopolimerinin sülfonlanması -- 45 3.2.3. Membran karakterizasyonu -- 46 3.2.3.1. Su tutma kapasitesi -- 46 3.2.3.2. İyon değişim kapasitesi -- 47 3.2.3.3. TGA çalışmaları -- 47 3.2.3.4. DSC çalışmaları -- 47 3.2.3.5. Proton iletkenlik ölçümleri -- 47 3.2.3.6. FTIR çalışmaları -- 48 3.2.3.7. NMR çalışmaları -- 48 3.2.3.8. Atomik Kuvvet Mikroskopu (AKM) -- 48 3.2.3.9. Elemental Analiz -- 49 3.2.4. Yakıt Hücresi Çalışmaları -- 49 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI VE TARTIŞMA -- 52 4.1. Poli (MA-alt-S)/PEG Membran Sentezi -- 52 4.2. Membran Karakterizasyonu -- 53 4.2.1. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının şişme özellikleri -- 53 4.2.2. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının iyon değişim kapasitesi değeri -- 54 4.2.3. TGA-DTG analizi -- 54 4.2.4. DSC Analizi -- 55 4.2.5. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının proton iletkenlik değerleri -- 56 4.2.7. NMR analizi -- 61 4.2.8. Poli(MA-alt-S)/PEG membranının AKM ile karakterizasyonu -- 63 4.2.9. Elemental analiz -- 66 4.3. Yakıt Hücresi Çalışmaları -- 66 5. SONUÇ VE ÖNERİLER -- 69 xi 6. KAYNAKLAR -- 71 7. EKLER -- 74 EK 1- a) 100 oC?de Kurutulmuş membranın AFM sonuçları -- 74 b) % 100 Nemli membranın AFM sonuçları -- 75 EK-2 Henatech yakıt hücresi çalışma ekranı -- 76 EK-3 Henatech yakıt hücresi akım-voltaj ölçüm ekranı -- 77 8. ÖZGEÇMİŞ -- 78
dc.identifier.citationŞahin, F. (2011).Sülfolanmış maleik anhidrit-stiren ardışık kopolimer membranının proton değişim membran yakıt hücresi performansının incelenmesi (Yüksek Lisasn Tezi).
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11491/202
dc.language.isotr
dc.publisherHitit Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
dc.relation.publicationcategoryTez
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.subjectYakıt Pillerien_US
dc.subjectProton Değişim Zarlı Yakıt Pilien_US
dc.subjectKopolimeren_US
dc.subjectMaleik Anhidriten_US
dc.subjectStirenen_US
dc.subjectPolietilen Glikolen_US
dc.titleSülfolanmış maleik anhidrit-stiren ardışık kopolimer membranının proton değişim membran yakıt hücresi performansının incelenmesi
dc.title.alternativeExamination of sulphonated maleic anhydride-alt-styrene copolymer membrane' s properties by proton exchange membrane fuel cellen_US
dc.typeMaster Thesis

Dosyalar

Orijinal paket
Listeleniyor 1 - 1 / 1
Küçük Resim
İsim:
fatmasahin.pdf
Boyut:
2.19 MB
Biçim:
Adobe Portable Document Format
Açıklama:
Tam Metin / Full Text
İndir
Lisans paketi
Listeleniyor 1 - 1 / 1
[ X ]
İsim:
license.txt
Boyut:
1.44 KB
Biçim:
Item-specific license agreed upon to submission
Açıklama:
İndir

Koleksiyon

Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Koleksiyonu