Yakıt hücreleri için bipolar kompozit tabaka hazırlanması

Yeni enerji teknolojisi kapsamında, yakıt hücreleri sahip olduğu pek çok olumlu özellik ile ön plana çıkmaktadır. Yakıt hücreleri, yakıt ve oksitleyicinin bileşimine, yakıtın dolaylı veya direk yoldan verilmesine, kullanılan elektrot ve elektrolit cinsine, çalışma sıcaklığına bağlı olarak farklı gruplar altında toplanabilir. Bu gruplar içinde basit yapısı, yüksek verimi, çevre dostu çalışma özellikleri olması nedeniyle, Proton Değişim Membran Yakıt Hücresi, günümüzde üzerinde en çok çalışma yapılan ve gelecekte de en çok kullanım alanı bulacağına inanılan yakıt hücrelerinin başında gelmektedir.Yakıt hücresi içerisinde bulunan bipolar tabaka, çok-fonksiyonlu karaktere sahip proton değişim membran yakıt hücreleri için anahtar bileşendir. Yakıt gazının ve havanın uniform şekilde dağılımını, hücreden hücreye elektrik akımının aktarılmasını, aktif alandan ısının giderilmesini ve gazların sızmamasını sağlar. Bipolar tabakalar aynı zamanda yakıt hücresinin hacmi, ağırlığı, performansı ve fiyatı üzerinde de büyük etkiye sahiptir. Bu nedenle bipolar tabakaların yapımında kullanılacak uygun malzemelerin bulunması için araştırmalar yoğun şekilde devam etmektedir.Yürütülen bu çalışma ile PEM Yakıt Hücrelerinde kullanılmak üzere, yüksek mekanik mukavemet ve termal dayanım ile elektrik iletkenliğine sahip, hafif kompozit bipolar tabaka hazırlanması amaçlanmıştır. Yapılan çalışma ile polipropilen matrise %10, 15, 20, 25, 30 oranlarında grafit katılarak kompozit bipolar tabaka hazırlanmıştır. Hazırlanan kompozit malzemelerden elektriksel iletkenliği en yüksek olan numune %30 katkılı numunedir. Mekanik ve termal karakterizasyon testleri sonucunda en iyi sonuç veren %20 grafit katkılı numuneye %0,5 oranında karbon nano fiber (CNF) katılmıştır. Karbon nano fiber katılmamış olan %20 grafit katkılı numunenin elektrik iletkenliği 141,60 (ohm.cm)-1 olarak tespit edilmiş, bu numuneye %0,5 oranında karbon nano fiber katıldıktan sonra iletkenliğin 192,10 (ohm.cm)-1'e yükselmiştir. %20 grafit katkılı numune 30,18 MPa ile en yüksek çekme dayanımını göstermiştir. %0,5 CNF katkısı ise malzemenin çekme dayanımının 22,99 MPa düşürürken malzemenin uzama miktarını artırmıştır. SEM mikrografları ve termogravimetrik analizlerde incelenen numunelerin tümü değerlendirildiğinde, %20'lik grafit katkısının tek başına dayanım ve termal özellikler açısından diğer numunelere göre daha dayanıklı olduğunu ortaya koymuştur. CNF katkısı ise özellikle elektrik iletkenliğinin artması yönünde büyük etkiye sahiptir.