Hidrojen brom akış pillerinde broma dayanıklı hidrojen yükseltgenme ve indirgenme katalizörleri geliştirilmesi

Yenilenebilir enerji kaynakları, güneş ve rüzgâr gibi dalgalı ve değişken bir doğaya sahiptir. Bu kaynaklardan elde edilen enerjiyi elektriksel enerji depolama sistemlerinden biri olan redoks akış pillerini kullanarak depolamak, enerji talebinin düşük olduğu zamanlarda kullanılmasını sağlar ve enerji arzını dengelemeye yardımcı olur. Hidrojen-Brom akış pili enerji depolama ve dönüşümü için kullanılan bir akış pili türüdür. Bu pil türünde hidrojen ve brom elektrolitleri kullanılarak enerji depolanır ve geri dönüştürülür. H2-Br2 akış pilinde kullanılan brom elektroliti toksit yapısı nedeniyle elektrot yüzeylerinde birikerek elektrokimyasal reaksiyonları yavaşlatmaktadır. Bu durum pilin performansının düşmesine neden olmaktadır. Bu çalışma kapsamında bromun neden olduğu performans düşüklüğünü gidermek amacıyla broma dayanıklı hidrojen indirgenme ve yükseltgenme reaksiyonlarını katalizleyebilecek iki farklı oranda (%15 ve %20) IrNi/C katalizörü sentezlenmiştir. %20 ve %15 toplam metal yüklemelere sahip IrNi/C katalizörünün performans etkilerini ve reaksiyon kataliz edebilme becerilerini görmek amacıyla H2-Br2 akış pilinin şarj-deşarj performans testleri gerçekleştirilmiştir. H2-Br2 akış pil testleri anot ve katot elektrotlarına yüzey modifikasyonu (asidik, asidik+termal modifikasyon) gerçekleştirilerek %20 IrNi/C katalizöründe gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen H2-Br2 akış pili performans testleri %67 Pt/C (Tanaka) katalizörü ile karşılaştırılmıştır. Sentezlenen katalizörün H2-Br2 akış pili deşarj performans testleri sonucunda %20'lik IrNi/C katalizörünün 0,034 W/cm2 güç yoğunluğu elde edilerek %15'lik IrNi/C katalizörüne oranla daha yüksek performans elde ettiği belirlenmiştir. Elektrotlara uygulanan yüzey modifikasyonlar sonucunda asidik+termal modifikasyon uygulanmış IrNi/C katalizörü yüklü anot katalizörü 0,129 A/cm2 akım yoğunluğu ve 0,088 W/cm2 güç yoğunluğu elde edilmiştir ve bu değerler %67 Pt/C katalizör yüklü saf elektrottan daha yüksektir. H2-Br2 şarj testinde asidik+termal elektrota sahip IrNi/C katalizörü ile 1.23 V devre potansiyeline ulaşılmış ve elektrolitler arasında renk değişimi gerçekleşmiştir. Sentezlenen katalizörün yapısal karakterizasyonları incelendiğinde ise IrNi/C yapısının oluşturulduğu, yapıya farklı oranlarda metal yüklemesinin başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği, destek maddesi olarak kullanılan Vulcan-XC72 karbon yapısının iridyum ve nikel metal yapısına bağlandığı gözlemlenmiştir.