Metanol yakıt hücreleri için modifiye elektrot sistemlerinin geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada doğrudan metanol yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere platin (Pt) bazlı modifiye elektrot sistemleri geliştirilmiştir. Modifikasyon işlemi, elektrokimyasal ön işlem ve elektrokimyasal Pt kaplama olarak iki aşamada gerçekleştirilmiştir. Elektrokimyasal ön işlem ile kalem ucu grafit elektrodun (KUG) yüzey morfolojisi elektrokimyasal Pt kaplama prosesi için daha uygun hale getirilmiştir. Elektrokimyasal Pt kaplama prosesi ise Pt'nin indirgenmesi için kullanılan klasik potansiyel aralığından (0V:-1V) daha geniş bir potansiyel aralıkta (2V:-1V) gerçekleştirilmiştir. Geniş potansiyel aralıkta gerçekleştirilen Pt kaplama prosesi KUG'un kaplama esnasında eş zamanlı olarak yükseltgenmesine neden olmuştur. Bu da elektrot yüzeyindeki fonksiyonel grup miktarı ve elektrodun iletkenliğini arttırdığı için elektrot yüzeyine daha fazla Pt kaplanmasını sağlamıştır. Kaplanan Pt miktarının artması ile elde edilen modifiye KUG elektrodun metanol oksidasyonuna yönelik aktivitesinin önemli oranda arttığı görülmüştür. Elektrokimyasal kaplama işleminin geniş potansiyel aralıkta uygulanması ile klasik elektrokimyasal Pt kaplama işleminin metanol oksidasyonuna yönelik aktiviteleri kıyaslandığında 4,8 katlık, hidroklorik asit ve lityum perklorat karışımı ile uygulanan elektrokimyasal ön işlem ile 3,4 katlık bir artış elde edilmiştir. Optimum koşullarda hazırlanan modifiye KUG elektrotla ise 57,7 katlık bir artış gözlenmiştir. Hazırlanan Pt bazlı modifiye elektrodun kararlılığının literatüre oranla oldukça yüksek olduğu saptanmıştır. Son olarak hazırlanan modifiye elektrodun elektrokimyasal yüzey alanı 39,46 m2g-1 olarak hesaplanmıştır. Bu değer ticari Pt/C katalizörün elektrokimyasal yüzey alanı (24,8 m2g-1) ile kıyaslandığında %59 oranında daha fazla olduğu görülmüştür. Elde edilen verilerden, önerilen modifikasyon işleminin doğrudan metanol yakıt hücrelerinde ağırlıklı olarak kullanılan Pt bazlı katalizörler için hızlı ve kolay uygulanabilir alternatif bir katalizör hazırlama yöntemi olabileceği sonucuna varılmıştır.