Proton Elektrolit Membranlı Yakıt Pilleri İçin Merkez-Kabuk Nanoparçacık Sentezi ve Karakterizasyonu

Son yıllarda, tüm dünyada giderek artan çevresel bilinç ile birlikte düşük karbonlu ve karbon üretimi olmayan metodlar araştırılıp, uygulanmaktadır. Bu metodların içerisinde yakıt pilleri çevre dostu enerji üretimi, yüksek verim ve güç yoğunluğuna sahip olması sebebiyle harika bir potansiyel olarak öngörülmektedir. Yakıt pilleri kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine dönüştürebilen cihazlardır. Proton elektrolit membranlı yakıt pillerinin tercih edilmesinin sebepleri; düşük sıcaklıkta çalışmaları, hafif olmaları, uzun kullanım ömrüne ve hızlı bir başlangıç hızına sahip olmalarıdır. PEM yakıt pilleri genellikle otomotiv ve jeneratörler gibi sabit güç sistemlerinde kullanılmaktadır. Membran olarak katı polimer elektrolit tabaka kullanılır ve bu tabaka gözenekli katalizör elektrotlara (anot ve katot) bağlı olacak şekilde orta kısımda bulunur. Hem anot hemde katotun yapısında iletken bir karbon üzerinde platin içeren katalizörler bulunur. Elektrotlar platin içerdiklerinden dolayı oldukça maliyetlidir ve bu durum elektrotların yaygın olarak ticarileşmesisinin önünde önemli bir engeldir. Bu projede, merkez-kabuk nanoparçacık modeli düşük maliyetli elektrot üretimi için kullanılacaktır. Merkez-kabuk nanoparçacık özelliğine sahip elektotlar yüksek maliyetli platin elektrotların yerine kullanılacaktır. Merkez-kabuk nanoparçacık modelinde merkezde (iç kısımda) bakır, kobalt ve nikel gibi geçiş metalleri kullanılırken, kabukta (dış kısımda) platin ince bir tabaka halinde düşük miktarda kullanılacaktır. Merkez-kabuk nanoparçacık yönteminde borhidrür indirgeme mekanizması kullanılacaktır. Bu model ile 10 nanometrenin altında merkez-kabuk nanoparçacık sentezi hedeflenmektedir. Merkez-kabuk nanoparçacıkların değerlendirilmesi ise geçirimli electron mikroskobu (TEM), döngüsel voltametri (CV), döner disk elektrot (RDE), X-ışını kırılımı (XRD), X-ışınları fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve performans testi yapılarak belirlenecektir.