DEMİR GRUBU (FeNiCo) ALAŞIM NANO PARTİKÜLLERİNİN YAKIT HÜCRELERİNDE KULLANIMINA YÖNELİK ELEKTROT TASARIMI VE MODELLEME ÇALIŞMALARI


Safaltın Ş. , Küçükelyas B., İslamoğlu M., Toparlı Ç., Gürmen S.

Metalurji Dergisi, no.176, pp.26-32, 2015 (National Non-Refereed Journal)

  • Publication Type: Article / Article
  • Publication Date: 2015
  • Title of Journal : Metalurji Dergisi
  • Page Numbers: pp.26-32

Abstract

In this study; FeNiCo alloy nanoparticles were synthesized via hydrogen reduction assisted ultrasonic spray pyrolysis method in single step by using 0.1 M nitrate salts as precursor. The effect of reduction temperature on characteristic properties of particles have been investgated by different reaction temperatures (600, 800, 1000 o C). The microstructural characteristics of the particles were investigated through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS) studies. X-ray analysis indicates that FeNiCo nanocrystalline particles exhibit a mix of BCC and FCC structures, while SEM-EDS analysis shows particles are in spherical shape consisting of Fe, Ni and Co elements. Electrode design and modelling studies of FeCoNi alloy particles in phosphoric acid fuel cells for usage in the temperature range of 150-200 o C have been computed by using comparison of the data of FeNiCo alloy nanoparticles obtained in the experimental work and conventional Pt-C nanoparticles. It has been observed that FeNiCo shows better performance than conventional Pt-Co electrodes in phospharic acid fuel cell. Further the results indicates that FeNiCo alloy particles shows similar catalytic properties with conventional Pt-C composite.

Bu çalışmada; yakıt hücrelerinde kullanılmak üzere FeNiCo alaşım nanopartikülleri Ultrasonik Sprey Piroliz ve Hidrojen Redüksiyonu Tekniği (USP-HR) ile 0,1 M FeNiCo nitrat başlangıç çözeltisinden farklı redüksiyon sıcaklıklarında (600, 800 ve 1000 o C) üretilmiş ve X-ışınları faz analizi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (FEG SEM-EDS) analizleriyle karakterize edilmiştir. XRD analizinde yapının YMK ve HMK yapının karışımı ve SEM-EDS analizinde ise eş morfolojide küresel dağılımın olduğu nanopartiküllerin Fe, Ni ve Co fazlarından oluştuğu belirlenmiştir. FeCoNi alaşım partiküllerinin yakıt hücrelerinde kullanımına yönelik elektrot tasarımı ve modelleme çalışmaları, 150-200 o C sıcaklık aralığında çalışan fosforik asit yakıt hücresinde kovansiyonel kullanım bulmuş Pt-C ve bu çalışma kapsamında üretilmiş FeNiCo alaşım nanopartikülleri ile gerçekleştirilmiştir. Modelleme ve simülasyon çalışmaları sonucunda FeNiCo içeren elektrotlarının kullanıldığı yakıt hücresinin performasının konvansiyonel kullanımdaki Pt-C elektrotlara göre daha iyi olduğu gözlenmiş ve FeNiCo nanopartiküllerinin Pt-C kompozitine benzer katalitik özellikler gösterdiği belirlenmiştir.