Development and characterization of catalyst materials of zinc-air batteries

Son zamanlarda, birincil ve ikincil çinko-hava bataryaları yüksek enerji yoğunlukları, güvenilirlikleri, ulaşılabilirlikleri ve düşük maliyetleri nedenleriyle önemli ölçüde ilgi çekmektedir. Çinko-hava bataryaları çinko ve havadaki oksijen arasında oluşan redoks reaksiyonu yoluyla elektrik üretmektedir. Atmosferden sağlanan bol oksijen nedeniyle çinko-hava bataryaları yüksek teorik enerji yoğunluğuna sahiptir. Fakat katotta meydana gelen oksijen indirgenme ve açığa çıkma reaksiyonlarının düşük verimlilikleri, çinko-hava bataryalarının ihtiyaç duyulan uygulamalarda kullanımını sınırlandırmaktadır. Bu çalışmanın amacı katotta kullanılacak yeni, tek ve/veya iki işlevli katalizör malzemesinin üretilmesi ve karakterize edilmesidir. Bu çalışmanın amacı, katalizör olarak kullanılacak Mn bazlı oksitlerin, α-MnO2, Mn2O3, Mn5O8, Ag bazlı oksitlerin, Ag2XO4 (X= Cr, Mo ve W), ve Cu bazlı delafosit oksitlerin, CuXO2 (X=Cr ve Co), elektrokimyasal aktivitesinin araştırılmasıdır. Bu çalışmada, küçük tane boyutlu tozların sentezi için çökelme, sprey piroliz, sol-jel ve hidrotermal yöntemleri kullanılmıştır. Sentezlenen tozlar kullanılmadan önce taramalı elektron mikroskobu ve x-ışını kırınımı yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Daha sonra, döner disk elektrotuna ve gaz difüzyon tabakasına yüklü katalizörlerin sırasıyla 0.1 ve 6 M KOH elektrolit içeren üç elektrotlu hücrede doğrusal tarama voltamogramları incelenmiştir. Oksijen indirgenme reaksiyonu için en umut vaat edici sonuçlar Ag2WO4 tozlarından elde edilmiştir. Ayrıca 210 oC'de hidrotermal yöntemle sentezlenen, en yüksek yüzey alanına sahip olan CuCrO2 tozları, OER aktivitesi için en umut verici sonuçları vermiştir. Fakat yüksek potansiyellerde CuCrO2 tozlarının aktivite kaybı bildirilmiştir.