Geçiş Metali Çekirdeği Üzerinde (Au, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Zn) Pd Kabuklandırılması ile Çok Metalli Çekirdek/kabuk Katalizörlerinin Nano Tasarım ile Sentezi, Karakterizasyonu ve Dfayp Uygulamaları

Abstract

Doğrudan formik asit yakıt pilleri (DFAYP) cazip alternatif güç kaynaklarından biridir çünkü DFAYP hem yüksek enerji yoğunluğuna hem de yüksek güce sahiptir. DFAYP’nin geliştirilmesinde kısıtlayıcı etkenlerden birisi anot katalizörü olarak kullanılan Pd katalizörün istenmeyen reaksiyonu (CO ara ürününün yüzeyde oluşumu ve CO2 ürününe dönüşümü) kısmi olarak teşvik etmesidir. Bu durum, DFAYP’nin güç yoğunluğunun ve uzun vadedeki kararlılığının azalmasına sebep olmaktadır. Bu yüzden, Pd metalinin elektrokatalitik özelliklerinin geliştirilmesi ile istenmeyen reaksiyonun gerçekleşmesi engellenir, buna bağlı olarak DFAYP’nin güç yoğunluğu ve uzun vadedeki kararlılığı artırılabilir. Çeşitli geçiş metalleri ile Pd metalinin ve çeşitli geçiş metalleri ile Pd ve Pt metallerinin bir araya getirilmesiyle elektrokatalitik aktiviteleri daha yüksek çok metalli nano katalizörler elde etmek mümkündür. Formik asit elektrooksidasyonu için uygun çok metalli nano katalizörlerin geliştirilmesi, bu geçiş metallerinin Pd metalinin elektronik, kimyasal ve kristal yapısı, yüzey aktif sitelerinin sayısı ve yüzey kusurlarının derişimi ve bu özelliklere bağlı olarak formik asit elektrooksidasyonunun ve reaksiyon basamaklarının nasıl etkilediğine dair yeterli bir bilgi henüz mevcut değildir. Bu projedeki hedefimiz nano mühendislik uygulamaları ile sentezlenmiş çekirdek/kabuk ve çekirdek/kabuk/küme çok metalli nano katalizörler üzerinde formik asidin elektrooksidasyon kinetiğinin nasıl ilerlediğini kavramaktır. Bu bilgilere dayanarak, DFAYP gibi alternatif enerji uygulamaları için ucuz ve yüksek performanslı nano katalizörler geliştirilmiştir. Hedefimizi gerçekleştirmek için bilimsel amaçlarımız sırası ile şöyledir: (i) geçiş metalleri üzerinde hazırlanan çok metalli nano katalizörlerde Pd nano katalizör yüzeyinin elektronik, kimyasal ve kristal yapısının, toplam yüzey aktif sitelerinin sayısının ve yüzey kusurlarının derişimin nasıl değiştiğinin belirlenmesi, (ii) yüzeyin elektronik, kimyasal ve kristal yapısındaki bu değişimlerin formik asit elektrooksidasyon aktivitesi, kinetiği ve DFAYP performansları ile ilişkilendirilmesi, (iii) bu ilişkileri kullanarak yüksek aktiviteye ve yüksek kararlılığa sahip yeni nesil aktif formik asit anot nano katalizörlerinin üretilmesi, (iv) bu çekirdek/kabuk ve çekirdek/kabuk/küme çok metalli anot nano katalizörlerinin DFAYP ölçümlerini kullanarak DFAYP’nin performansının ekserji analizi ile belirlenmesi.