Paladyum kaplı paslanmaz çelik elektrot yapısının doğrudan borhidrür yakıt pilinde performans etkisinin incelenmesi

Abstract

Fosil yakıtların tükenme tehlikesi ve küresel ısınma gerçeği, bilim dünyasının ilgi odağını yenilenebilir ve doğaya zarar vermeyen yenilenebilir enerji kaynaklarına çevirmesine neden olmuştur. Anlık güç çıkışı sabit olmayan güneş enerjisi, hidrolik enerji, jeotermal enerji, rüzgar enerjisi vb. yenilenebilir enerji kaynakları ile karşılaştırıldığında, hidrojen enerjisi olarak bilinen yakıt pilleri yakıt sağlandığı takdirde sabit güç çıktısı vermesi nedeni ile diğer yenilenebilir enerji türleri arasında dikkat çeken bir yenilenebilir enerji türüdür. Yakıt pili sistemlerinin hali hazırda gelişmekte olan bir tür olması sebebiyle, yakıt pili komponentleri (difüzyon tabakası (DT), katalizör, membran, akış dağıtıcı plaka) için alternatif malzemeler geliştirilmesine yönelik çalışmalar büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmamızda doğrudan bor hidrür yakıt pili (DBHYP) için paslanmaz çelik metal mesh malzemenin DT olarak kullanılabilirliği deneysel olarak test edilmiştir. Farklı tel çapı, yüzey alanı ve açıklık oranına sahip paslanmaz çelik meshler electrodeposition metodu ile pladyum kaplanarak difüzyon tabakası oluşturulmuştur. Geliştirilen yeni DT 2x2 cm2'lik tek hücre test düzeneğinde oda şartlarında test edilmiştir. Tel çapının hücre performansına etkileri, hücre boyutunun küçük olması nedeni ile net bir şekilde görülmemesine rağmen, tel çapının yüksek olduğu DT'ye sahip hücrenin görece olarak daha yüksek performans sergilediği görülmüştür. Karbon bazlı DT malzemesine göre oldukça ucuz olan metal mesh DT ile cm2 başına 3,14mW'a varan güç çıkışları elde edilmiştir. Sonuçlar metal mesh malzemenin yakıt pili için alternatif bir DT malzemesi olarak kullanılabileceğini göstermiştir.

The danger of depletion of fossil fuels and the fact of global warming have led the scientific world to shift its focus to renewable and non-destructive renewable energy sources. Instantaneous power output is unstable solar energy, hydraulic energy, geothermal energy, wind energy and so on. Compared to renewable energy sources, fuel cells known as hydrogen energy are a renewable energy type that attracts attention among other renewable energy types because it produces constant power output if fuel is supplied. Due to the fact that fuel cell systems are already developing, it is of great importance to develop alternative materials for fuel cell components (diffusion layer (DT), catalyst, membrane, flow distributor plate). In this study, the usability of the stainless steel metal mesh material as DT for direct boron hydride fuel cell (DBHYP) was experimentally tested. Stainless steel meshes with different wire diameters, surface area and aperture ratio were plated with electrodeposition method to form a diffusion layer. The newly developed DT was tested under room conditions in a 2x2 cm2 single cell test apparatus. Although the effects of wire diameter on cell performance are not clearly seen due to the small size of the cell, it is observed that the cell having DT with high wire diameter performs relatively higher. Compared to the carbon-based DT material, the metal mesh DT has a power output of up to 3,14mW per cm2. The results showed that metal mesh material can be used as an alternative DT material for the fuel cell.