İletken polimer destekli Pt nanopartikülleri kullanılarak formik asitin elektrokatalitik yükseltgenmesi

Abstract

Bu tezin amacı destek malzemesi olarak PVF-PPy kompozitinin kullanıldığı Pt nanopartiküllerinin hazırlanması ve formik asidin elektrokatalitik yükseltgenmesi için etkinliğinin test edilmesidir. Yakıt pili sistemlerinde doğrudan sıvı yakıt olarak kullanılan formik asidin avantajları arasında Nafion® membranla daha uyumlu olduğu için daha yüksek derişimde yakıt kullanılabilme olanağı, anot kompartımanında elektron ve proton iletiminin daha yüksek olması ve formik asidin nispeten zararsız olması sayılabilir.Pt ve Pd nanopartikülleri formik asidin elektroyükseltgenmesi için en çok kullanılan katalizörlerdir. Metal partiküllerinin katalizör olarak davrandığı sistemlerde yüksek kararlılığın ve düzgün dağılımın sağlanması için metallerin uygun bir destek malzemesine tutturulması oldukça iyi sonuçlar vermekte ve katalizörün özelliklerinin iyileşmesini sağlamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, daha önce Pt nanopartikülleri için katalizör destek malzemesi olarak kullanılan PVF redoks polimerinin matriks özelliklerinin polipirol (PPy) iletken polimeri ile kompozit oluşturularak daha da geliştirilmesi hedeflenmektedir. Hazırlanan Pt/PVF-PPy katalizör sisteminin formik asidin elektroyükseltgenmesi için yüksek katalitik aktivite göstermesi hedeflenmektedir.

The purpose of the current thesis is preparation of Pt nanoparticles using PVF-PPy composite as the support material and testing its activity for electrocatalytic oxidation of formic acid. One of the advantages of using formic acid as the fuel in fuel cell systems is its compatibility with Nafion® membrane enabling to use higher concentrations of fuel. As the electron and proton transfer is easier in formic acid fuel cell as well as having less potential toxicity, formic acid fuel cells are considered as candidates to replace other fuel cell systems.Pt and Pd nanoparticles are the most commonly used catalysts for electrooxidation of formic acid. Besides metal nanoparticles, an appropriate supporting medium is generally needed in order to obtain high activity. Use of the support also enables even distribution of metal nanoparticles which results in improvement of the catalyst properties. In the scope of this thesis, matrix properties of the conducting polymer poly(vinylferrocenium) (PVF) was improved by preparing its composite with conducting poly(pyrrole) (PPy) and the PVF-PPy composite was used as the support material for Pt nanoparticles. The prepared Pt/PVF-PPy catalyst was tested as the catalyst system for electrocatalytic oxidation of formic acid.