PEM yakıt hücrelerinde oksijen indirgenme reaksiyonu için biyokütle tabanlı gözenekli karbon destekli katalizörlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2025

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: HİLAL DOĞAN

Danışman: Gamze Genç

Özet:

Doktora tezi kapsamında, ilk olarak hem maliyet avantajı sağlaması hem de sürdürülebilir bir atık yönetimi sunması nedeniyle farklı biyokütle çekirdeklerinden (Antep Fıstığı Kabukları, Avokado Çekirdekleri, Ceviz Kabukları, Mandalina Kabukları ve Yer Fıstığı Kabukları) gözenekli karbon sentezlenerek yapısal özellikleri ve elektrokatalitik performansları detaylı olarak incelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda avokado çekirdeği tabanlı karbon geniş yüzey alanı, homojen gözenek yapısı ve yüksek potansiyel aralığı ile öne çıkmıştır. Daha sonra avokado çekirdeğinden elde edilen karbon yapının katalitik aktivitesini artırmak amacıyla Fe (AvÇ-Fe) ve Pt (AvÇ-Pt) katkılaması uygulanarak PEM yakıt hücrelerinde katotta gerçekleşen oksijen indirgenme reaksiyonu performansları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre AvÇ-Pt, hem asidik hem de alkali ortamda en yüksek Eonset ve E1/2 değerlerine ulaşarak diğer katalizörlerin üzerinde bir aktivite sergilemiştir. Sentezlenen katalizörlerin gerçek çalışma koşullarındaki performanslarını belirlemek amacıyla PEM yakıt hücresi test düzeneğinde testler gerçekleştirilmiş ve elde edilen güç yoğunluğu değerleri ticari Pt/C katalizörler ile karşılaştırılmıştır. PEM yakıt hücresi testlerinde AvÇ-Pt, 0.4 A cm-2 akım yoğunluğu ve 0.067 W cm-2 güç yoğunluğuyla ticari Pt/C ve AvÇ-NFe'nin üzerinde performans göstermiştir. Tafel ve korozyon analizleri de AvÇ-Pt'nin daha hızlı kinetik davranışa ve daha düşük ikor değerine sahip olduğunu doğrulamıştır. AvÇ-NFe'nin ise platin içermemesine rağmen Pt/C'ye oldukça yakın elektrokimyasal performans sergilediği görülmüştür. Bu sonuçlar, biyokütle tabanlı karbonların yeni nesil katalizör tasarımlarında güçlü ve sürdürülebilir bir alternatif olduğunu kanıtlamaktadır.