Hidrojen bromür redoks akış bataryaları için membran üretimi ve proses parametrelerinin incelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: KÜRŞAT CAN ATA
Danışman: Cenk Çelik
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hidrojen bromür redoks akış bataryaları (RAB'ler), enerji depolama sistemlerinde yüksek enerji yoğunluğu, verimlilik ve düşük maliyet avantajlarıyla dikkat çekmektedir. Bu bataryalarda iyon iletkenliği sağlayan ve enerji dönüşüm verimliliğini artıran membranlar kritik bir bileşendir. Sülfonlanmış polietereterketon (SPEEK) membranlar, Hidrojen Bromür redoks akış bataryalarında giderek daha fazla ilgi gören bir malzeme haline gelmiştir. SPEEK membranlar, kimyasal dayanıklılık, termal stabilite ve yüksek proton iletkenliği gibi özelliklere sahiptir. Bu membranlar, sülfonlanma derecesine bağlı olarak iyon iletim kapasitesi ve mekanik dayanıklılık arasında bir denge sunmaktadır. Hidrobromik asit ortamındaki zorlu kimyasal koşullara dayanabilmeleri, SPEEK'in bu alanda cazip bir seçenek olmasını sağlar. SPEEK membranlar, yüksek proton iletkenlikleri sayesinde enerji dönüşüm verimliliğini artırır. SPEEK, genellikle flor bazlı membranlara kıyasla daha düşük maliyetlidir. Sülfonlanma derecesinin ayarlanmasıyla membranın özellikleri uygulama ihtiyaçlarına göre optimize edilebilir. SPEEK membranlar, yüksek sülfonlanma derecesinde fazla su alımı nedeniyle şişme eğilimi gösterebilir. Bu durum mekanik dayanıklılığı azaltabilir. Çözüm olarak, SPEEK'in kompozit veya harman malzemelerle desteklenmesi veya çapraz bağlama teknikleri kullanılabilir. Bu noktada polybenzimidazole (PBI) ön plana çıkmaktadır. Hidrobromik asit ortamındaki uzun süreli kararlılığın artırılması için SPEEK'in hibrit yapılarla modifiye edilmesi önerilmektedir. SPEEK membranlar, Hidrojen Bromür redoks akış bataryalarında verimli, dayanıklı ve uygun maliyetli bir çözüm sunmaktadır. Ancak, şişme ve kimyasal dayanıklılık sorunlarının ele alınması, bu membranların ticari ölçekte uygulanabilirliği açısından kritik öneme sahiptir. Gelişmiş modifikasyon teknikleri ve optimizasyon çalışmaları, SPEEK'in bu alandaki potansiyelini daha da artırabilir. Yapılan bu çalışmada, farklı ağırlıkça PBI oranlarıyla hazırlanan PBI/SPEEK harman membranların hidrojen bromür redoks akış bataryalarında kullanımı, karakterizasyonları, korozyon direnci ve hepsinin performansa etkisi parametrik olarak incelenmiştir.