Polimer Elektrolit Membranlı Yakıt Pilleri İçin Katot Üretimi

Abstract

Yakıt pilleri, temiz, çevreye zarar vermeyen ve yüksek verime sahip enerji dönüşüm sistemleri olmaları sebebiyle alternatif enerji üretim yöntemleri arasında önemli bir yere sahiptirler. Yakıttaki kimyasal enerjiyi herhangi bir dönüşüm gerekmeksizin elektrik enerjisine yüksek verimle dönüştürürler ve çevre kirliliğine neden olmazlar. Katı oksitli yakıt pillerinde elektrot olarak pek çok oksit filmi (Ni-YSZ, Ni-GDC, LSM, (La, Sr)CoO3 gibi) kullanılabilir. Ayrıca bu elektrotlar sol-jel, PVD, katı hal sinterlemesi, şerit döküm gibi birçok farklı üretim tekniğiyle üretilebilirler. Buna rağmen, polimer elektrolit membranlı yakıt pillerinde elektrotlar sadece platin ve karbon ile sınırlandırılmıştır. Bu çalışmada hedef katı oksitli yakıt pillerinde kullanılan oksit tipli elektrotların polimer elektrolit membranlı yakıt pillerinde kullanılmak üzere üretilmesidir. Bu elektrotlar d-orbital metal iyonlarından (Co2+, Rh3+, Ag+) elektrokimyasal biriktirme yoluyla üretilmiştir. Yüksek elektrokatalitik aktiviteye sahip olması beklenen bu metal oksit yapıların katodik yükleme altındaki davranışları incelenmiştir. Anodik oksidasyon yöntemiyle elde edilen stokiometrik olmayan yapıdaki kobalt oksit, rodyum oksit ve gümüş oksit kaplı elektrotların 0,1 M H2SO4 derişimine sahip çözeltide altlık metal kurşundan daha elektronegatif katot polarizasyonu değerlerine sahip oldukları belirlenmiştir.

Fuel cells have an important place among alternative energy production methods since they produce clean, emission free energy with high efficiency. They convert chemical energy of fuels directly into electrical energy with high efficiency and without causing any air pollution. In solid oxide fuel cells many kinds of oxide films such as Ni-YSZ (Ni- Yttria stabilized zirconia), Ni-GDC (Ni- Gadolinium-doped ceria), LSM (Lanthanum strontium manganite), (La,Sr)CoO3 and etc. can be used as electrodes of the system. Also, there is a variety in production methods of these electrodes such as sol-gel, tape casting, solid-state reaction, PVD, etc. On the other hand, the electrodes of polymer electrolyte membrane fuel cells are limited only with platinum and carbon. In this study, the aim is to try to produce and use suitable oxide-type electrodes, which are generally used in SOFCs, in PEM fuel cells. The electrodes are produced by electrochemical deposition techniques, via the deposition of the oxide form of d-orbital type metal ions (Co2+, Rh3+, Ag+) from the electrolyte to the anode surface. These electrodes, aimed to be having high electrocatalytic properties are tested under cathodic polarization. Results are compared with values obtained from substrate metal lead and platinum under same conditions. It is obtained that nonstochiometric cobalt oxide, rhodium oxide and silver oxide electrodes deposited by anodic oxidation method have more electronegative cathode polarization values than the substrate metal lead in 0,1 M H2SO4 solution.