dc.description.abstract | In this study, cathode and anode electrocatalysts of direct sodium borohydride fuel
cell were produced by both precipitation and spray pyrolysis methods. The purpose
of this study is the optimization of the catalyst production parameters and to develop
multivariate models involving production parameters which depend on power density,
hydrogen production rate, catalyst production cost and energy cost for gram catalyst.
In the first section, seven different Pt based catalysts were synthesized by
precipitation method and they were compared in terms of high power density and
minimum hydrogen production rates. Using a fuel cell with an effective area of 25
cm2
, these seven catalysts were investigated and it was found that PtAu/C gave the
highest power density and the lowest hydrogen production rate.
In the second section, the production parameters were investigated for precipitation
methods for the chosen PtAu/C catalyst. The synthesized electrocatalysts were
characterized by physical (XRD, TEM, BET) and chemical (cyclic voltametry)
methods and performance analyses were carried out by single cell tests. Preparation
parameters were optimised by using Surface Response Method where preparation
temperature, pH of the system, drying time and % Au metal ratio (weight of Au
metal/weight of total metal) were selected as independent process parameters.
Effects (responses) on dependent parameters of power density, hydrogen production
rate, catalyst production cost, cost for 1 W power and power per gram catalyst were
investigated using surface response methodology. The solution of the optimization
program Design Expert yielded the optimum conditions for maximum power density
and minimum hydrogen production rate (by disregarding production cost). | tr_TR |
dc.description.ozet | Bu çalışmada doğrudan sodyum borhidrürlü yakıt pili anot ve katot elektrokatalizörleri
hem çöktürme yöntemiyle, hem de spray piroliz yöntemiyle üretilmiştir. Bu çalışmanın
amacı katalizör üretim ortamı parametrelerin optimizasyonunu yapmak ve üretim
ortamı parametrelerine bağlı, güç yoğunluğunu, hidrojen çıkış hızını, gram katalizör
maliyetini ve birim enerji maliyetini ifade eden çok değişkenli bir eşitlik geliştirmektir.
Birinci bölümde, Pt bazlı yedi farklı katalizör çöktürme yöntemiyle üretilmiş, yüksek
güç yoğunluğu ve minimum hidrojen üretim hızları açısında karşılaştırılmıştır. 25 cm2
aktif alanlı yakıt pili hücresinde yedi farklı katalizör incelenmiş, en yüksek güç
yoğunluğunu ve en düşük hidrojen çıkışını veren katalizörün PtAu/C olduğu
saptanmıştır.
İkinci bölümde, seçilen PtAu/C katalizör için çöktürme yönteminin optimum üretim
koşulları belirlenmiştir. Üretilen katalizörler, fiziksel (XRD, TEM, BET) ve
elektrokimyasal (döngüsel voltammetri) yöntemlerle karakterize edilmiş ve tek hücre
testleri ile de hücre performans analizleri yapılmıştır. Kullanılan Yüzey Cevap
Yöntemi’ nde üretim ortamında; sıcaklık, pH, kurutma süresi ve altın metal yüzdesi
bağımsız değişkenler olarak seçilmiş ve bunların değişimiyle bağımlı değişken olarak
belirlenen; güç yoğunluğu, hidrojen üretim hızı, gram katalizör maliyeti, gram
katalizör güç yoğunluğu, 1$ harcanarak elde edilecek güç cevapları incelenmiştir.
Design Expert optimizasyon programının çözümünden, üretim maliyetlerinden
bağımsız en yüksek güç yoğunluğu ve minimum hidrojen çıkışı için bağımsız
parametreler sıcaklık 90°C, pH 9,27, 61,1 saat kurutma süresi ve % 93 ağırlıkça altın
metal oranının, optimum değerler olduğuna karar verilmiştir. | tr_TR |