DOÇ.DR. SEYFETTİN ERTURAN

Proton geçirgenli polimerik membran eldesi The development of proton permeable polymeric membran

ÖZET Gazolin ve diğer fosil yakıtlar önemli enerji kaynaklarındandır. ancak bu kaynak yeryüzünde sınırlı olarak bulunmaktadırlar. Fosil yakıtlar yandığında açığa çıkan karbon diğer kirleticilerle birlikte atmosfere yayılır. Bu durum şehirlerde hava kirliliğine yol açmaktadır ve insan ve çevre sağlığı için oldukça sağlıksızdır. Pek çok bilim adamı fosil yakıtların yanmasının küresel ısınmaya yol açtığını düşünmektedir. Bunun yanı sıra gazolin oldukça zehirlidir ve yeryüzü sularına karışmaması amacıyla oldukça pahalı yöntemlerle temizlenmesi gerekmektedir. Yakıt hücresinde hidrojen ve oksijenden kimyasal olarak elektrik üretilmektedir. Genellikle saf hidrojen ve metanolün yakıt olarak kullanıldığı hücrelerde kirlilik yoktur, tek yan ürün ise sudur. Yakıt hücrelerinin çeşitli türleri bulunmaktadır. 1960’h yılların başında kullanılan ilk yakıt hücresinde elektrolit olarak proton değişim membran kullanılmıştır. Bu hücreler düşük sıcaklıklarda ve yüksek güç yoğunluklarında çalışmaktadır. Bu tür yakıt hücrelerinin en önemli elemanlarından biri proton değiştirici membrandır. Bu tür membranlann protonları geçirimli ve bununla birlikte gazlara karşı geçirimsiz olmaları gerekmektedir. Yakıt hücreleri hala deneysel teknolojilerdir, bu yüzden satın alınmaları zordur sadece birkaç firma ticari olarak yakıt hücreleri satmaktadır. Her yıl yakıt hücreleriyle ilgili yeni gelişmeler yapılmaktadır ve bunlar yavaş yavaş daha da yaygınlaşmaktadır. Sunulan çalışmanın amacı; proton değişim membran yakıt hücreleri için Nafion’a alternatif olabilecek oldukça önemli olan yeni polimerik membranlann geliştirilmesidir. Bu amaçla membranlar geliştirildi ve bu membranlann karakterizasyonlan yapıldı. Çalışmalar atmosferik koşullarda ve düşük sıcaklıklarda gerçekleşti. Çalışmanın daha sonraki aşamalarında, ilerki çalışmalarda ise membran karakterizasyonundan sonra bir yakıt hücresinin dizaynı gerçekleştirilecektir. Anahtar kelimeler: Yakıt pilleri, PEM yakıt pili, Polimerik membran viii

Yakıt pilleri için tasarlanan Pt-C-Os elektrotun eldesi Obtaining of Pt-C-Os electrode planning for fuel cells

ÖZET Birçok gelişmiş ülkede, başta Japonya, ABD ve Avrupa, petrol ve doğalgaza alternatif olabilecek yakıtların üzerinde çalışmalar yapmaktadır. Bu anlamda hidrojenin 2020’den sonra ticari olarak değer kazanacağı düşünülmektedir. Tahminler hidrojenin 2015’ten itibaren filolarda, 2020’den itibaren de küçük araçlarda kullanılmaya başlanacağı yönündedir. Özellikle petrol şirketleri, hidrojen araştırmalarına ciddi yatırımlar yapmaktadırlar. Yatırımlar, hidrojenin yalnız araçlarda yakıt olarak kullanımını değil, sabit istasyonlarda elektrik üretilmesine yönelik çalışmaları da kapsamaktadır. Elektrokimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren hidrojen kullanan yakıt pillerinin, dünyadaki önemi çevre sorunları ve enerji talebinden dolayı gittikçe artmaktadır. Bu çalışmada düşük sıcaklıklarda yüksek verim sağlayan proton değişim membranlı yakıt pillerinin (PEMFC) performansını artıran Pt-C-Os kompozit elektrot yapımı üzerine araştırmalar yapılmıştır. Pt-C-Os elektrodu yapımının ilk aşaması olan platin partiküllerini elde etmek için, hegzakloroplatinat asidi iki indirgen kullanılarak platine indirgenmiştir. En iyi indirgen madde ve bu indirgen ile en iyi çalışma koşullarını belirlemek için SEM, tanecik boyutu ve zeta potansiyeli analizleri yapılmıştır. Elde edilen Pt-C-Os elektrodun SEM görüntüsü çekilmiş ve XRD analizi yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Yakıt pilleri, PEM yakıt pili, Platin katalizör, Pt-C-Os elektrot.

H2-O2 yakıt pillerinde PtRu/C ve PtIr/C kompozit elektrotların sentezi

Fosil yakıtlar hala dünya enerji tüketiminin %90’ını karşılamaktadır. Toplam dünya enerji tüketiminin %40’ını karşılayarak zirvede olan petrolü, sırasıyla kömür ve doğalgaz takip etmektedir. Fosil yakıtların yanmasıyla oluşan bileşikler havaya yayılarak; insanların, bitkilerin, hayvanların ve tüm ekosistemin zarar görmesine neden olur. Tüm bu nedenlerden ötürü, hidrojen enerjisi ve yakıt pilleri tüm dünyada giderek daha da önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, daha çok proton elektrolit membranlı yakıt pillerinin verimli bir hale gelmesinde oldukça önemli olan PtRu/C, PtIr/C ve PtRuIr/C kompozit elektrotlarının eldesi üzerinde çalışılmıştır. SEM, partikül boyutu ve zeta potansiyeli analizleri ile optimum çalışma koşulları belirlenmiştir. Daha sonra, PtRu/C, PtIr/C ve PtRuIr/C kompozit elektrotları impregnasyon metodu ile elde edilmiştir. Elektrotların SEM görüntüleri alınıp XRD analizleri yapılmıştır.

Polimer elektrolitli yalıt pillerinde karbon-platin-rutenyum kompozit elektrotun sentezi Synthesis of carbon-platinum-ruthenium composite electrode in polymer electrolyte fuel cells

ÖZET Günümüzde dünyada enerji talebinin çoğunu karşılayan fosil temelli yakıtlar (petrol, doğalgaz ve kömür) hızlı bir şekilde tükenmektedir. 2020’li yıllarda dünyadaki enerji ihtiyacını sadece fosil temelli yakıtlarla karşılayamayacağız. Bununla birlikte bu tür yakıtların yanması sonucunda oluşan atık ürünler; sera etkisi, ozon tabakasının delinmesi, asit yağmurları ve kirlenme gibi etkilerle çevreye ciddi bir şekilde tehlike saçmakta; tüm hayatı ve yaşam alanımız olan tabiat anayı tehdit etmektedir. Tüm bu gerçeklere dayanarak hidrojen enerjisi ve elektrokimyasal enerjiyi elektriğe çevirmekte kullanılan yakıt pillerinin, dünyada oldukça yüksek bir Önem kazandığı söylenebilir. Bu deneysel çalışmada daha çok proton geçirgen membranlı yakıt pillerinin etkinliğinin yüksek tutulmasında esaslı bir öneme sahip olan, Pt-Ru-C kompozit elektrotları üzerine odaklanılmış ve en uygun platin partiküllerini elde edebilmek için, iki kimyasal arasından daha iyi indirgen olan ajan belirlenmeye çalışılmıştır. İki farklı kimyasal arasında optimizasyonla bir sonuca ulaşabilmek için; SEM, tanecik büyüklüğü ve zeta potansiyeli analizleri yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Proton geçirgen membranlı yakıt pili (PEMFC), membran elektrot birleşimi (MEA), platin elektrokatalizörü, Pt-Ru-C alaşımları, hidrojen enerjisi. vııı

Pt-Rh-C kompozit elektrotta kullanılan platinin eldesi Obtaining platinum particules for Pt-Rh-C composite electrodes

ÖZET Dünya genelinde artan tüketim ihtiyaçlarının iki büyük sebebi, nüfus artışı ve teknolojinin gelişimine bağlı olarak yenilikleri takip etmektir. Zamanla bugün kullandığımız enerji kaynakları yeterli olmayacaktır. Günümüzün enerji kaynaklarının çevresel açıdan olumsuz etkilerini de düşünürsek; temiz, verimli ve bol yeni enerji kaynaklarına ihtiyaç vardır. Hidrojen, doğada en çok bulunan madde olduğu ve enerji elde etmek için kullanıldığında fosil yakıtlarda olduğu gibi küresel ısınmayı hızlandırıcı kirleticileri ortama vermediği için gelecekte enerji elde etmek için kullanılması yüksek olasılıktadır. Ancak hidrojenin depolanması zor olduğundan, gerektiğinde güvenli şekilde kullanım olanağı veren yakıt hücreleri çok uygun bir teknolojidir. Bu çalışmada hekzakloroplatinat asidi, indirgen maddeler olarak hidrazin ve okzalik asit kullanılarak Pt’e indirgenmiştir. Elde edilen Pt taneciklerinin SEM görüntüleri alınmış, tanecik boyutu ve zeta potansiyelleri ölçülmüş; bu özelliklerin ilgili çöktürme işleminin toplam reaksiyon potansiyelinden etkilenip etkilenmediği incelenmiştir. Yakıt pillerinde en çok kullanılan elektrot malzemelerinden biri olan Pt’in laboratuvar şartlarındaki eldesi ve özellikleri, bilhassa Pt temelli kompozit elektrot eldesinde referans teşkil edecektir. Anahtar kelimeler: Yakıt pili, elektrot, Pt, hekzakloroplatinat. vıı

Sırlı yer ve duvar karosu atıklarının çimento sanayinde değerlendirilmesi The Evaluation of waste ground and wall tile glazes in the cement industry

ÖZET Çalışmamızda sırlı yer ve duvar karosu atıklarının alçıya alternatif malzeme olarak kullanılamayacağı 2, 7, 28 günlük mukavemet değerlerinin saptanması ile anlaşıldı. Doğal puzolan trasa alternatif minör katkı maddesi olup olmayacağı araştırıldı ve % 5 SAM katkılı PÇ 2, 7, 28 günlük mukavemet değerleri iyi sonuç verdi. SAM konsantrasyonu arttıkça PÇ’nin mukavemet değerleri azalmaktadır. Buna karşın boyut dağılım analizinden 50-90 um aralığmdaki tanecik boyutları puzolanik etkiyi artırmaktadır. Matcad programı ile 2,7 ve 28 günlük mukavemet değerleri için teorik matematiksel model denklemleri elde edildi. 2 günlük model denkleminin deneysel verilerle en uygun olduğu saptandı. Anahtar Kelimeler: Sırlı yer ve duvar karosu atığı, değerlendirme, çimento, tane boyutu, puzolan