Doğrudan metanol yakıt hücresi membran elektrot bileşkesinin optimizasyonu

Abstract

Yakıt hücresi kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine çeviren elektrokimyasal cihazdır. Tipik bir Doğrudan Metanol Yakıt Hücresi (DMYH), temelde anot tarafı, katı polimer membran elektrolit ve katot tarafından oluşmaktadır. Pt-Ru/C ve Pt/C sırasıyla anot ve katoda kullanılan elektro katalizörlerdir. Anot tarafa yakıt olarak sulu metanol çözeltisi beslenirken katot tarafa oksitleyici olarak hava beslenmektedir. DMYH, basit yapısı, çevre dostu çalışma özellikleri ve yakıt olarak kullanılan metanolün kolay depolanması nedeniyle dikkati çekmektedir. Ancak DMYH'den elde edilen güç yoğunluğu, anotta gerçekleşen nispeten yavaş yürüyen metanolün oksidasyon reaksiyonu, anot tarafından katı polimer elektrolit boyunca katot tarafına geçen metanolün burada bulunan Platin (Pt) katalizörü zehirlemesi nedeniyle Polimer Elektrolit Membran Yakıt Hücresinden (PEMYH) den daha düşüktür. Yakıt hücresinin kalbi olarak kabul edilen Membran Elektrot Bileşkesinin (MEB) destek tabakası tipi, yüklenen katalizör miktarı ve polimer membran tipi gibi yapısal bileşenleri DMFC'nin performansını etkileyen diğer faktörlerdir. Bu nedenle DMFC'den yüksek güç yoğunluğunun elde etmek için MEB'nin hazırlanması ve üretilmesiyle ilgili araştırmalar halen sürmektedir. Bu yüksek lisans tez çalışmasında, yüksek güç yoğunluğu elde etmek üzere hazırlanan çeşitli MEB'ler standart DMYH de test edildi. Test edilen MEB'den üretilen güç yoğunluğu, her MEB testinden elde edilen akım yoğunluğuna karşı potansiyel verileri kullanılarak belirlendi. DMYH'den maksimum güç yoğunluğu elde edebilmek için MEB'in yapısal bileşenleri Taguchi deney tasarım yöntemiyle optimize edildi.