Yakıt Pillerinde İletken Polimerlerin Anodik Ve Katodik Katalizörler Üzerine Matriks Etkisi

Abstract

İletken polimerler, modifiye edilmek ya da platin-platin grubu metallerle matriks olarak karıştırılmak suretiyle doğrudan ya da dolaylı olarak yakıt pillerinde katalizör olarak kullanılabilmektedir. Nitekim bu çalışmada, Pani, diğer katalizörlerle mürekkep hazırlanmak suretiyle karıştırılarak ölçümleri alınmıştır. Metanolün elektro-oksidasyonu yakıt pili çalışmalarında önemli bir yer tutmaktadır. Platin ve platin bazlı elektrotların metanol oksidasyonu ile ilgili birçok araştırma literatürde yerini almıştır. Reaksiyon, katalizör yüzeyine karşı oldukça hassastır. Zaten metanolün oksidasyonunda ilk basamak, metanolün katalizör yüzeyine tutunması basamağıdır. Metanolün yanma ürünü olan CO’in elektrot yüzeyine kuvvetli tutunması, zehirlenme dediğimiz aktif yüzey alanının azalmasına yol açmaktadır. Çalışmamız iki kısma ayrılmaktadır. Birinci kısımda metanolün çeşitli konsantrasyonlarda ve sıcaklıklarda oksidasyonu farklı elektrolitlerle incelenmiştir. Farklı sıcaklık çalışarak, elektrot reaksiyonunun aktivasyon enerjisi hesaplanmıştır. Farklı konsantrasyonlarla ise reaksiyon mertebesi tayin edilmiştir. Reaksiyon mertebesi Pani-Pt-Pd katalizörü için 0,287 bulunmuştur. Bu değer, katalizör kinetiğinin konsantrasyonla uyumlu olmaktan ziyade absorpsiyon kinetiğine yakın olduğunu gösterir. İkinci kısımda ise oda sıcaklığında H2 ve H2-CO gazının yakıt olarak kullanıldığı ölçümler alınmış olup, burada sadece CO gazının elektrot zehirlenmesine etkisi incelenmiştir. İncelediğimiz Pani-Pt-Pd elektrodunun katalitik özellikler bakımından diğer Pt ve Pt grubu katalizörlere gore çok daha iyi sonuçlar verdiği görüldü. Pani-Pt-Pd elektrodu CO zehirlenmesine karşı daha stabil olmakta, daha yüksek akım yoğunluğuna erişmekte ve düşük aşırı potansiyellerde oksidasyon reaksiyonu vermektedir. Bunun sonucu olarak, hazırladığımız elektrodun üzerinde bir takım iyileşmeler yapılmasına devam etmek suretiyle çok daha iyi sonuçlar vereceği, yakıt pili araştırmalarında kullanabileceğimizi söylemek mümkündür.

Some conducting polymers have been studied for their catalytic behavior towards electrochemical reactions. Among this type of polymers, polyaniline has been studied extensively as it is easy to synthesize by chemical and electrochemical routes, and it is stable under normal experimental conditions. The polymer is a conductor in its partially oxidized state, which occurs in the potential range where most organic fuels oxidize. The possibility of dispersing metallic particles inside the polymer to obtain an electrocatalytically active Pani electrode is very attractive. In this respect, it has been reported that modified Pani electrodes have catalytic properties for organic fuel oxidation. The aim of the present work is to prepare a catalytic system using conducting polyaniline as a matrix with platinum and platinum based electrodes to determine its catalytic activity in the electro-oxidation of methanol. In the first part of the work, several electrodes (Pt-Pd, Pani-Pt-Pd, Pani, Pani-Pt) were prepared. Methanol solvents in different concentration were prepared. The electrodes in methanols solvents were investigated with concentration and temperature. In the second part of the work, electrodes were investigated in the supported electrolyte with H2 and H2-CO medium. The calculated reaction order is approximately 0,287. This value shows that the reaction rate of aniline based Pt-Pd electrode’s oxidation is not proportional to the concentration and that adsorption may play a role under these conditions. As a result, it is possible to use polyaniline based electrodes for electro-oxidation of methanol.