SavedAdd your journal

Journals / Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2026 / Cilt: 34 Sayı: 1

PEM yakıt hücresi uygulamaları için imidazol fonksiyonel nano SiO2/Nafyon nanokompozit membranların üretilmesi

Ayşe Aslan0000-0001-8904-4074
Eda Gümüşdereli0000-0001-5660-1487
Ali Murat Soydan0000-0003-1561-9167
Pages
351–364
Publication Date
2019-03-26
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

PEMFC’ de kullanılmak üzere geliştirilen polimer nanokompozit membranların üretiminde, SiO 2 nano parçacıklarının imidazol gruplarıyla fonksiyonelleştirilmesinin başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği, yapılan ölçümler sonucu nanokompozit membranların yüksek iletkenlik değerine (0.04 Scm -1 )sahip olduğu belirlenmiştir.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:Bu çalışmada yeni nesil enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahip ve yenilikçi bir çalışma alanı olan Proton Değişim Membranlı Yakıt Hücreleri (PEMFC)’nde kullanılmak üzere, nanokompozit membranlar üretilmiş ve karakterizasyon işlemleri yapılmıştır.
📊
Key Findings & Data:PEMFC’ de proton (H + ) iyonlarının iletimini sağlayan nano yapılı kompozit membranların üretimi için SiO 2 nano parçacıkları ile İmidazol (Im) Benzimidazol (BIm) ve Fenilimidazol (PIm) ile SiO 2 nanoparçacıkları modifiye edilmiştir.
💡
Conclusion & Impact:PEMFC’ de kullanılmak üzere geliştirilen polimer nanokompozit membranların üretiminde, SiO 2 nano parçacıklarının imidazol gruplarıyla fonksiyonelleştirilmesinin başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği, yapılan ölçümler sonucu nanokompozit membranların yüksek iletkenlik değerine (0.04 Scm -1 )sahip olduğu belirlenmiştir.
🔬Design:Araştırma Makalesi
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:PEM yakıt hücresi · proton iletken membran · fonksiyonel nano parçacık

Özet

Bu çalışmada yeni nesil enerji kaynakları arasında önemli bir yere sahip ve yenilikçi bir çalışma alanı olan Proton Değişim Membranlı Yakıt Hücreleri (PEMFC)’nde kullanılmak üzere, nanokompozit membranlar üretilmiş ve karakterizasyon işlemleri yapılmıştır. PEMFC’ de proton (H + ) iyonlarının iletimini sağlayan nano yapılı kompozit membranların üretimi için SiO 2 nano parçacıkları ile İmidazol (Im) Benzimidazol (BIm) ve Fenilimidazol (PIm) ile SiO 2 nanoparçacıkları modifiye edilmiştir. Nafyon ile fonksiyonel nano yapılar ağırlıkça % 3, 5 ve 10 oranlarında karıştırılarak nanokompozit membranlar hazırlanmıştır. İki aşamalı bir yöntem izlenen çalışmada öncelikle Im, BIm ve PIm ile SiO 2 nano parçacıkları arasında etkileşim sağlanarak hazırlanan solüsyonlardan fonksiyonel nano parçacıklar elde edilmiştir. Elde edilen nano parçacıklar, Nafyon ile karıştırılarak solüsyonlar hazırlanmış ve ipek baskıda proton iletken nanokompozit membranlar hazırlanarak karakterizasyon işlemleri yapılmıştır. Malzemelerin homojen dağılımı ve yüzey morfolojisi SEM, bileşenler arası moleküler etkileşimin varlığı FT-IR spektrumu ile tespit edilmiştir. Yüksek sıcaklıklarda termal kararlılık gösterdiği TGA ölçümleri ile neme karşı dayanımı Su Tutma Testleri, Metanol Tutma Testleri ile ve iyon iletimi kapasitesi Proton İletkenlik Testleri ile gözlenmiştir. Ayrıca membranlara ait camsı geçiş sıcaklığı (Tg) değerleri DSC ölçümleri ile belirlenmiştir. PEMFC’ de kullanılmak üzere geliştirilen polimer nanokompozit membranların üretiminde, SiO 2 nano parçacıklarının imidazol gruplarıyla fonksiyonelleştirilmesinin başarılı bir şekilde gerçekleştirildiği, yapılan ölçümler sonucu nanokompozit membranların yüksek iletkenlik değerine (0.04 Scm -1 )sahip olduğu belirlenmiştir.

🔖

Cite This Article

Aslan, A., Gümüşdereli, E., Soydan, A. M. (2019). PEM yakıt hücresi uygulamaları için imidazol fonksiyonel nano SiO2/Nafyon nanokompozit membranların üretilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt: 34 Sayı: 1, 351–364. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416498

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (54)

  1. Çakır Ç.,(2012), “Elektrokimyasal Teknik Tekstil Membranının İncelenmesi”,Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi.
  2. Barbir, F. and S. Yazici, Status and development of PEM fuel cell technology. International Journal of Energy Research, 2008. 32(5): p. 369-378.
  3. Beuscher, U., S.J.C. Cleghorn, and W.B. Johnson, Challenges for PEM fuel cell membranes. International Journal of Energy Research, 2005. 29(12): p. 1103- 1112.
  4. Zhang H., Li X., Zhao C., Fu T., Shi Hui Na Y., (2008), “Composite membranes based on highly sulfonated PEEK and PBI: Morphology characteristics and performance”, Journal of Membrane Science, 308(1), 66–74.
  5. Saccà, A., et al., Structural and electrochemical investigation on re-cast Nafyon membranes for polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) application. Journal of Membrane Science, 2006. 278(1-2): p. 105-113.
  6. Hogarth, W.H.J., J.C. Diniz da Costa, and G.Q. Lu, Solid acid membranes for high temperature (140° C) proton exchange membrane fuel cells. Journal of Power Sources, 2005. 142(1-2): p. 223-237.
  7. Savadogo, O., Emerging membranes for electrochemical systems. Journal of Power Sources, 2004. 127(1-2): p. 135-161.
  8. Smit, M.A., et al., A modified Nafyon membrane with in situ polymerized polypyrrole for the direct methanol fuel cell. Journal of Power Sources, 2003. 124(1): p. 59-64.
  9. Zhang, J., et al., High temperature PEM fuel cells. Journal of Power Sources, 2006. 160(2): p. 872-891.
  10. Zhang, Y., et al., Implantation of Nafyon® ionomer into polyvinylalcohol/chitosan composites to form novel proton-conducting membrane for direct methanol fuel cells. Journal of Power Sources, 2009. 194(2): p. 730-736.
  11. Thampan, T.M., et al., Thermodynamics and Proton Transport in Nafyon III. Proton Transport in Nafyon/Sulfated ZrO2 Nanocomposite Membranes. Journal of The Electrochemical Society, 2005. 152(8): p. A1548-A1554.
  12. Ye, L., et al., Facile synthesis of hexagonal boron nitride nanoplates via molten- salt-mediated magnesiothermic reduction. Ceramics International, 2015. 41(10): p. 14941-14948.
  13. Gözütok B., (2007), “Poli(Vinil Alkol) (Pva) Bazlı Membranların Yakıt Hücrelerine Uygulanabilirliğinin İncelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi.
  14. Agmon N., (1995), “The grotthuss mechanism”, Chemical Physics Letters;244(5),
  15. Baradie, B., J.P. Dodelet, and D. Guay, Hybrid Nafyon®-inorganic membrane with potential applications for polymer electrolyte fuel cells. Journal of Electroanalytical Chemistry, 2000. 489(1-2): p. 101–105.
  16. Ye, L., et al., Facile synthesis of hexagonal boron nitride nanoplates via molten- salt-mediated magnesiothermic reduction. Ceramics International, 2015. 41(10): p 14941-14948.
  17. Celik S. U., Bozkurt A., Hosseini S., (2012), “Alternatives toward proton conductive anhydrous membranes for fuel cells: Heterocyclic protogenic solvents comprising polymer electrolytes.”,Progres in Polymer Science, 37(9), 1265-1291.
  18. Eko, A., O. Fukunaga, and N. Ohtake, Morphology of cubic boron nitride crystals synthesized using (Fe, Co, Ni)–(Cr, Mo)–Al alloy solvents under pressure. Diamond and Related Materials, 2014. 44: p. 33-37.
  19. Wei L., Qiong T., ZhengKai Z., HaiNing P.M., (2011), “2-Substituted imidazole derivatives doped Nafion membrane for high temperature anhydrous application and their performance.”, Scientia Sinica Chimica, 41(12), 1840-1847.
  20. Kreuer KD, Fuchs A, Ise M, Spaeth M, Maier J.,(1998), “Imidazole and pyrazole-based proton conducting polymers and liquids”, Electrochimica Acta, 43(41), 1281 1288.
  21. Dippel T, Kreuer KD, Lassègues JC, Rodriguez D, (1993), “Proton conductivity
  22. in fused phosphoric acid; A 1H/31P PFG-NMR and QNS study.”, Solid State Ionics,
  23. , 416.
  24. Jannasch P., (2003), “Recent developments in high-temperature proton conducting
  25. polymer electrolyte membranes.” Current Opinion in Colloid and Interface Science,
  26. , 96–102.
  27. Steininger H., Schuster M., Kreuer KD, Kaltbeitzel A, Bingöl B, Meyer WH,
  28. Schauff S, Brunklaus G, Maier J, Spiess HW., (2007), “Intermediate temperature
  29. proton conductors for PEM fuel cells based on phosphonic acid as protogenic group:
  30. A progress report.” Physical Chemistry Chemical Physics, 9(15), 1764–1773.
  31. Web 3, (2012), http://www.fuelcelltoday.com/analysis/industryreview/2012/the industry-review, (Erişim Tarihi: 09/06/2016)
  32. Albertini V.R, Paci B., Nobili F., Marassi R., Di Michiel M., (2006),“Space-time
  33. resolved dynamics of water in a Fuel Cell PEM upon working”, Meet Abstract
  34. Electrochemical Society, 131, Denver, Colarado, USA, 7 May.
  35. Web12,(2016),www.mta.gov.tr/v2.0/birimler/laboratuvarlar/index.phpid=FTIR,
  36. (Erişim Tarihi: 10/06/2016).
  37. Dobbs W., Douce L., Heinrich B., (2009), “1-(4-Alkyloxybenzyl)-3-methyl-1H
  38. imidazol-3-ium organic backbone: A versatile smectogenic moiety.”, Beilstein
  39. Journal. Organic. Chemistry., 5(5), 62-68.
  40. Web 11, (2011) http://merlab.metu.edu.tr/termal-analiz-laboratuvari-tal, (Erişim
  41. Tarihi: 05/05/2016).
  42. Chang C.K., Xiano J.L., Qiang S., Shu G.O., Zhi G.S., Bao L.Y., (2011),
  43. “Investigation on sulfuric acid sulfonation of in situ sol-gel derived Nafion 117
  44. membrane”, International Journal of Hydrogen Energy, 36(5), 3606-3613.
  45. Ho Y.J., Jung W.K., (2012), “Role of the glass transition temperature of Nafion
  46. membrane in the preparation of the membrane electrode assembly in a direct
  47. methanol fuel cell (DMFC).”,International Journal of Hydrogen Energy 37(17),
  48. 12585.
  49. Web12 (2016),www.mta.gov.tr/v2.0/birimler/laboratuvarlar/index.phpid=FTIR,
  50. Çakır Ç.,(2012), “Elektrokimyasal Teknik Tekstil Membranının İncelenmesi”,Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi.
  51. Celik S. U., Bozkurt A., Hosseini S., (2012), “Alternatives toward proton conductive anhydrous membranes for fuel cells: Heterocyclic protogenic solvents comprising polymer electrolytes.”,Progres in Polymer Science, 37(9), 1265-1291.
  52. in fused phosphoric acid; A 1H/31P PFG-NMR and QNS study.”, Solid State Ionics,
  53. A progress report.” Physical Chemistry Chemical Physics, 9(15), 1764–1773.
  54. methanol fuel cell (DMFC).”,International Journal of Hydrogen Energy 37(17),