Optimization of cerium-iridium mixed oxides are used as catalyst support in PEM type fuel cells

Abstract

Bu tez çalışmasında, PEM tipi yakıt hücrelerinin katalizör tabakasında özellikle uzun süreli çalışma durumunda sıklıkla görülen platin çözünmesi, platin topaklaşması ve karbon korozyonu sorunlarına karşı dayanıklı katalizör destek malzemesi geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu amaçla yaygın olarak kullanılan Vulcan XC-72 karbon karası katalizör destek malzemesi yerine Seryum-Iridyum Karışık Metal Oksit katalizör destek malzemesi kullanılmıştır. Seryum- Iridyum karışık metal oksit katalizör destek malzemeleri farklı oranlarda hazırlanmış ve bunlara farklı süreli ısıl işlemler uygulanmıştır. Destek malzemesi hazırlama işlemi optimize edildikten sonra bu destek malzemeleri kullanılarak yakıt hücresinin dayanıklılığına etkisi incelenmiştir. Bu tez çalışmasında, XRD, XRF, BET ve 4-Nokta İletkenlik gibi analitik yöntemlerle malzeme karakterizasyonu ve dayanıklılık ölçümleri gibi in-situ analizler yapılmıştır.Yapılan analizler ve testler sonucunda 400℃ ve 500 oC 'de 6 saat süre ile sentezlenen Ir3CeOx (%75 Iridyum -%25 Seryum) katalizör destek malzemeleri dayanıklık testleri sonucunda yüksek performans göstermiştir.

In this study, a durable catalyst support is developed to against the platinum dissolution, the platinum agglomeration and carbon corrosion problems which are commonly seen during long term operations at the catalyst layer of PEM Type Fuel Cell. Cerium-Iridium Mixed Metal Oxides catalyst support was used instead of commonly used Vulcan XC-72 carbon.Cerium- Iridium Mixed Metal Oxides are prepared at different molar ratios and applied different calcinations. The effect of different support material us on Fuel Cell durability was investigated after the catalyst supports preparation optimization. In this study, analytical methods like XRD, XRF, BET and 4-Probe Conductivity was used for material characterization and Durability Measurement was used for in-situ analysis.After several analysis and tests the Ir3CeOx (75% Iridium- 25% Cerium) synthesized at 400℃ and 500 oC and 6 hours shown high performance after durability tests