Yakıt hücrelerinde metanolden elektrokatalitik hidrojen üretimi

Araştırmada yüksek hidrojen saflığı isteyen sistemlere; bu ihtiyacı karşılamak ve enerji verimliliğini artırmak amacıyla, yakıt hücrelerinde elektrokatalitik olarak hidrojen üretimi incelenmiştir. Yakıt hücrelerinin günümüzde en yaygın biçimde araştırılan alternatif enerji dönüşüm ekipmanları olduğu düşünülürse yakıt kaynaklarının çeşitlendirilmesi ve depolama seçeneklerinin artırılmasının ne denli önem taşıdığı anlaşılabilir.Hidrojen yakıtı ile çalışan yakıt hücreleri için en önemli sorun, hidrojenin depolanması ve üretim maliyetinin düşürülmesi; bu sayede toplam enerji dönüşüm veriminin artırılmasıdır. Bu çalışmada yakıt hücrelerinin yüksek enerji verimliliğinden yararlanılarak hidrojenin organik kaynaklı metanolden üretimi araştırılmıştır. Aynı zamanda hidrojen ihtiyacının yerinde üretim sayesinde giderilerek depolama ve transfer zorlukları aşılabilmektedir. Bu sayede, uygulamalarda karşılaşılan doğrudan metanollü yakıt hücresi (direct methanol fuel cell ? DMFC) ve proton değiştirici membranlı (proton excahnge membrane ? PEM) yakıt hücrelerinin işletme sınırlamalarından kaçınılması amaçlanmıştır.Çalışmada seçilen metanol-su karışımının reform reaksiyonları elektrokatalitik olarak gerçekleştirilmiş ve üretim safsızlığı, hızı ve verimi incelenmiştir. Elektrokatalitik yakıt reformasyon hücresinin optimum çalışma koşullarını belirlemek üzere elektrokatalizör bileşimi, yakıt derişimi ve akım yoğunluğu parametreleri üzerinde çalışılmıştır. Çeşitli yakıt bileşimlerinde yapılan denemelerde en iyi dönüşüm şartlarının % 60 ? 70 h/h metanol içeriğine sahip yakıt bileşiminde elde edildiği saptanmıştır. Metanol elektrooksidasyonu için, dönüşümlü voltametri analizleri yapılarak deneysel ayrışma gerilimi asidik ortamda 0,4 ? 0,6 V arasında bulunmuştur.Tek hücreli, sürekli akışlı yakıt hücresi imalatı yapılarak anot ve katot katalizörü için %10 a/a Pt/C, %99,9 a/a Ni ve %99,9 a/a Pt tozlar kullanılmıştır. Bu hücre ile yapılan denemelerde 0,7-0,8 V değerlerinde, analiz değerlerinin yaklaşık % 20 ? 25 üzerinde, gerilim uygulanarak yüksek saflıkta hidrojen gazı üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir.Ayrıca elektrokatalizör malzemeleri içerisinde 400 mA akım şiddeti ve görünür yüzey alanı başına 4 mg/cm2 katalizör yüklemesinde, katalitik etkinliğin sırasıyla; Pt (% 99,9 a/a) > Ni (% 99,9 a/a) > Pt/C (% 10 a/a) şeklinde azalma gösterdiği tespit edilmiştir.