Doğrudan borhidrür yakıt pilleri için polivinil alkol/kitosan harman anyon değişim membranı geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında Doğrudan Borhidrürlü Yakıt Pili (DBYP) uygulamalarında kullanmak üzere ağırlıkça farklı oranlarda kitosan (CS) içeren polivinil alkol (PVA) tabanlı PVA/CS harman membranlar hazırlanmıştır. Membranlar, glutaraldehit ile kimyasal olarak çapraz bağlanmış ve 1M NaOH çözeltisinde bekletilerek anyon değişim membranı (ADM) formuna dönüştürülmüştür. Hazırlanan membranların FT-IR, su tutma kapasitesi, iyonik iletkenlik, yakıt geçirgenliği gibi fiziksel ve elektrokimyasal karakterizasyonları yapılmıştır. Alternatif akım (AC) impedans tekniğiyle oda sıcaklığında ölçülen iyonik iletkenlik değerlerinin 0,012 S/cm ile 0,033 S/cm arasında değiştiği bulunmuştur. Yakıt geçirgenliği testlerinde potansiyometrik yöntem kullanılmış ve harmandaki kitosan oranı arttıkça yakıt geçirgenliğinin arttığı görülmüştür. Membranların performans testleri 25 cm2 aktif alana sahip DBYP'de yapılmıştır. Yakıt derişiminin ve çalışma sıcaklığının DBYP performansına etkisi incelenmiştir. Ağırlıkça %20 kitosan içeren PVA/CS harman ADM kullanılan DBYP'de en yüksek güç yoğunluğuna (67,74 mW/cm2) ulaşılmıştır.

In this thesis, polyvinyl alcohol (PVA) based PVA/CS blend membranes containing different amounts of chitosan (CS) by weight are prepared for use in Direct Borohydride Fuel Cell (DBFC) applications. The membranes were chemically cross-linked with glutaraldehyde and immersed in 1M NaOH solution to form anion exchange membrane (AEM). The physical and electrochemical characterization of the prepared membranes such as FT-IR, water uptake, ionic conductivity, and fuel permeability were performed. It was found that the ionic conductivity values measured at room temperature by the alternating current (AC) impedance technique ranged from 0.012 S/cm to 0.033 S/cm. Potentiometric method was used in the fuel permeability tests and it was observed that as the chitosan ratio in the mixture increased, the fuel permeability increased. The performance tests of the membranes were performed in DBFC which have 25 cm2 active area. The effect of fuel concentration and operating temperature on DBFC performance was investigated. The highest power density (67.74 mW/cm2) was achieved in DBFC using PVA/CS blend ADM containing 20% by weight chitosan.