Bimetalik Nanoparçacık Modifiye Polimer Film Elektrotların Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Oksijen İndirgenmesine Uygulanması

Transkript

1 ÖZEL EGE LİSESİ Bimetalik Nanoparçacık Modifiye Polimer Film Elektrotların Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Oksijen İndirgenmesine Uygulanması HAZIRLAYAN ÖĞRENCİLER: Etkin UÇAR Kaan ÖZYÜREK 2013 İZMİR - 0 -

2 ĠÇERĠK LĠSTESĠ PROJENĠN AMACI. 2 1.GĠRĠġ Enerji İhtiyacına Genel Bakış ve Temiz-Yenilenebilir Enerji Kaynakları Yakıt Pilleri Yakıt Pillerinin Çeşitleri Yakıt Pillerinin Uygulama Alanları Yakıt Pillerinin Avantajları ve Dezavantajları İletken Polimerler ve Yapısı Poli (3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) DENEYSEL BÖLÜM Kullanılan cihazlar Kimyasal reaktifler YÖNTEM SONUÇLAR VE TARTIġMA PEDOT/GCE oluşturma PEDOT/GCE Üzerine Farklı Metal parçacıkların Kaplanması Destek elektrolit derişiminin oksijen indirgenmesine etkisinin incelenmesi PEDOT döngü sayısının oksijen indirgenmesine olan etkisi PEDOT/GCE üzerinde metal nanoparçacıkların derişimlerinin oksijenin indirgenmesinde etkisi PEDOT/GCE üzerine Cu ve Ni nanoparçacık döngü sayısının oksijen indirgenmesine olan etkisi Oksijen İndirgenmesinin Metal Parçacık Modifiye Poli(3,4-Etilendioksitiyofen) Film Elektrotlarda İncelenmesi Oksijen İndirgenmesine Peroksit Etkisi Farklı Elektrotlarda Oksijen İndirgenmesine Ait Tarama Hızı Çalışması PEDOT-GC ve Ni-Cu-PEDOT-GC Elektrotların Karakterizasyonu DEĞERLENDĠRME. 22 TEġEKKÜR KAYNAKLAR

3 PROJENĠN AMACI Madde özellikle de metaller nanoparçacık boyutlara indirgendiklerinde aynı maddenin bulk yapısına göre fiziksel, kimyasal ve biyolojik davranışları yanında elektronik, optik, manyetik özelliklerinin farklılık göstermesi, maddenin nano boyutlarda kuantum mekaniğinin geçerli olmasına bağlanmaktadır. Nano boyuttaki maddelerin bir diğer önemli özelliği de artan yüzey alanına sahip olmaları nedeniyle çevresindeki diğer atom ve moleküllerle olan etkileşimi artmaktadır. Bu özelliklerinden yararlanılarak son yıllarda farklı elektrot malzemeleri tekli veya çoklu metal nanoparçacıklar ile modifiye edilerek farklı türden yükseltgenme ya da indirgenmeye dayalı tepkimelerin katalizlenmesinde kullanılmaktadır. Özellikle bimetalik nanoparçacıkların kimi tepkimelerde monometalik nanoparçacıklardan daha iyi katalitik etki gösterdiği saptanmıştır. Bu nedenle gereksinim duyulan, metal nanoparçacıklar kimyasal veya elektrokimyasal yöntemlerle elde edilmektedir. Kimyasal indirgenmeye dayalı metal nanoparçacık eldesinde ortamda kalan indirgen maddenin de fazlası ve yükseltgenme ürününün de uzaklaştırılması gerekir. Bu açıdan bakıldığında elektrokimyasal yöntemle daha saf metal parçacıklar elde edilebilmektedir. Ancak bu yöntemle nanoparçacık eldesi için elektrot yüzeyinde iletken nitelikte destek malzeme gereksinimi vardır. Bu amaca yönelik olarak iletken polimerler kullanılabilmektedir. Bu homojen poroz, gözenekli ve belirli film kalınlığındaki destek malzemelerin yüzeyinde elektrokimyasal indirgenmeyle oluşturulan metal parçacıkların topaklanmasının önlendiği gibi tepkime süresi kontrol edilerek nanoparçacık istenilen boyutlarda kontrollü olarak elde edilebilmektedir. Bu proje kapsamında yakıt pillerinde katot tepkimesi için gerekli olan oksijenin elektrokimyasal davranışının tek ve ikili metal parçacıklar ile modifiye polietilendioksitiyofen (PEDOT) film elektrotlarda araştırılmıştır. Hem polimer film hem de bakır, nikel ya da bakır-nikel parçacıklar elektrokimyasal yöntemlerle elektrot yüzeyinde kolaylıkla oluşturulabilmiştir. Elektrot yüzeylerinin fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu, taramalı elektron mikroskobu(sem) ve X-ışınları kırınım(xrd) yöntemleri ile yapılmıştır. 1. GĠRĠġ Dünyada enerji tüketimi, nüfus artışına, sanayileşmeye ve teknolojik gelişmelere bağlı olarak hızla artmaktadır. Artan enerji talebinin yanı sıra fosil enerji kaynaklarının rezervleri de hızla azalmaktadır. Fosil yakıtların yakılması ile oluşan karbon dioksit, karbon monoksit, azot oksitler, kükürt dioksit gibi gazların sürekli salınması nedeniyle küresel ısınma, iklim değişikliği ve sera etkisi gibi çevre sorunları oluşmaktadır. Günümüzde rezervleri azalan, - 2 -

4 çevreyi kirleten fosil enerji kaynaklarının yerine doğa ile dost, yenilenebilir kaynakların kullanımı gündeme gelmektedir. Bireylerin daha iyi yaşam isteklerini karşılayabilmek için gerekli enerji ihtiyacı; günümüzde önemli ölçüde, öncelikli olarak odun, kömür, petrol, doğal gaz gibi kaynaklardan karşılanmaktadır. Bu yakıtların gelecekte tükenme olasılığı ve fosil yakıtlardan kaynaklanan çevre kirliliğinin artması ( CO 2, NO x ve SO x emisyonları) insanları yeni enerji kaynakları arayışına yöneltmiştir. Geleceğin alternatif enerji kaynaklarından biri yakıt pilleri olarak görülmektedir [1]. Yakıt pilleri, genellikle bir yakıtın (hidrojen, metanol, etanol, şeker molekülleri v.b) anotta yükseltgenmesi ve oksijenin katotta indirgenmesinin uygun bir elektrolit çözelti ortamında gerçekleşmesiyle elektrik ve ısı enerjisi üretimi temeline dayanır. Diğer piller gibi şarja gereksinim duymaz ve yakıt yüklendiği sürece enerji üretir. Sessiz çalışan, yanma tepkimesi içermeyen ve dolayısıyla çevre ve gürültü kirliliğine neden olmayan yakıt pilleri aynı zamanda hareketli parçalar içermediğinden fosil yakıtlardan daha yüksek enerji dönüşümüne olanak sağlar. Yakıt pilleri, biri anot diğeri katot işlevi gören iki elektrottan oluşur. Temel çalışma ilkesi, yakıt maddesinin anoda beslenmesi ve burada yükseltgenmesini, öte yandan hava oksijeninin ise katotta indirgenmesini içerir. Bu arada anottan katoda dış devre yoluyla geçen elektronlar, yararlı enerjiye dönüştürülür. Bu kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüşüm verimi her iki elektrot yüzeyinin elektrokatalitik etkinliğine bağlıdır. Böylelikle, anotta yakıtın çok daha düşük (negatif) potansiyellerde yükseltgenmesini ve katotda oksijenin daha pozitif potansiyellerde indirgenmesine olanak sağlayacak elektrokatalitik yüzeylere gereksinim duyulmaktadır. Elektrokatalitik etkinlik genellikle soy metallerden Pt, Au vb. kullanılarak artırılabilmektedir. Ancak soy metallerin sınırlı rezervleri ve pahalı olmaları yakıt pillerinin maliyetini artırdığından, elektrokatalitik etkinliği yüksek ve düşük maliyetli yeni elektrot malzemelerine gereksinim duyulmaktadır. Bu amaçla iletken destek yüzeyler farklı metal parçacıklar ile modifiye edilerek hazırlanan kompozit elektrotlara gereksinim duyulmaktadır [1] Enerji Ġhtiyacına Genel BakıĢ ve Temiz-Yenilenebilir Enerji Kaynakları Dünyamızda enerji ihtiyacı her yıl yaklaşık olarak %4-5 oranında artmaktadır. Buna karşılık bu ihtiyacı karşılamakta olan fosil yakıt rezervi ise çok daha hızlı bir şekilde - 3 -

5 tükenmektedir. Şu anki enerji kullanım koşulları göz önüne alınarak yapılan en iyimser tahminlerde bile en geç 2030 yılında petrol rezervlerinin büyük ölçüde tükeneceği ve ihtiyacı karşılayamayacağı görünmektedir. Kömür için şu anki rezervlerle yaklaşık yıl, doğalgaz içinse yine yaklaşık yıllık bir kullanım süresi tahmin edilmektedir. Günümüzde kullanılan fosil kökenli yakıtların rezervlerinin giderek azalması yanında çevre kirletebilme özellikleri nedeniyle de yeni ve temiz enerji kaynaklarının gereksinimi artırmıştır. En önemli etkenlerden biri de, son yıllarda çevre kirliliği konusunda artan toplumsal ilgi ve duyarlılıktır. Fosil yakıtların yanmasıyla sera etkisi kadar insan sağlığını da etkileyen zararlı emisyonların hava kirliliğine yol açmasıdır. Bunlar NO X, SO X, CO 2 ve is emisyonu çevre kirliliğinin en önemli kaynaklarıdır. İs, havaya karışan, endüstriyel işlemlerin, enerji santralleri ve makinelerdeki yanmayla oluşan partiküllerdir. Bu küçük partiküller canlıların bünyesine solunum yoluyla nüfus ederek, zararlı etkiler göstermektedir. Ayrıca hidrokarbonlarla birlikte NO x lerin emisyonu, alt atmosferde, birçok canlı için zehirli olan ozon seviyesini de artırabilmektedir. Kömür, petrol ve dizel gibi kükürt içeren doğal maddeler yanmayla SO 2 gazı oluşturmakta ve canlı bünyede SO 2 ciğer dokusunun iltihaplanması yanında ormanlar ve çevreyi tahrip eden asit yağmurlarına neden olmaktadır. Karbondioksit direk olarak insan sağlığı için bir tehlike teşkil etmese de, atmosferin ısınmasına (sera etkisi) katkıda bulunması ve iklim değişiklerinde önemli bir etkiye sahiptir. Fosil yakıtlarından kaynaklanan bu tür olumsuzlukların ortadan kaldırılması yeni nesil enerji kaynaklarının kullanılması ile mümkün olabilecektir. Bu amaçla enerjinin uygun depolanması yanında cihazların verimli kullanılması ve enerji üretim teknikleri de geliştirilebilir. Rüzgâr, güneş ve sudan gelen yenilenebilir enerji kaynakları artabilir ama diğer sistemlerle kıyaslanırken tüm üretim prosesinin hesaplanması ve bu kaynakların temel yükü kapatacak hale gelmemesi hatırlanmalıdır. Bu enerjilerin birlikte kullanılması, yakıt pili çevrim sistemleriyle birleşim, gelecekte alternatif enerji üretimleri olabilir. Bu açıdan yakıt pillerinin en önemli avantajı içten yanmalı motorlarla karşılaştırıldığında daha yüksek verimlilik ve düşük emisyona sahip olmalarıdır. Gelecekte ise evlerde şarj edilen ve elektrikle, hidrojen gazı ile çalışan otomobiller, verimli çalışan gaz türbinleri, rüzgâr, güneş ve termal enerjileriyle çalışan sistemler, fosil yakıtlı, nükleer yakıtlı enerji sistemlerinin yerini alacak, dünya temiz ve yenilenebilen enerjiye kavuşacaktır [2] Yakıt Pilleri Yakıt pilleri, genellikle bir yakıtın(hidrojen, metanol, etanol, şeker molekülleri vb.) anotta yükseltgenmesi ve oksijenin katotta indirgenmesinin uygun bir elektrolit çözelti ortamında - 4 -

6 gerçekleşmesiyle elektrik ve ısı enerjisi üretimi temeline dayanır. Yakıt pilleri diğer piller ve üreteçler gibi şarja gereksinim duymaz ve yakıt yüklendiği sürece enerji üretmeye devam eder. Ayrıca kimyasal enerjiyi elektriksel enerjiye çevirme verimi alışılagelmiş termomekaniksel sistemlere göre çok daha yüksektir. Bir yanma tepkimesi gerçekleşmediği için çok daha az çevre kirliliği yaratır ve hareketli parçalar içermediğinden gürültü oluşmaz. Çalışma esnasında, yakıt ve yakıcıların elektriğe, suya ve ısıya dönüştüğü tepkime elektrotlarda gerçekleşir. Yakıt maddesi anotta elektron vererek yükseltgenir. Anot, yükseltgenme çevriminin sağlanabilmesi için bir devre ile katoda bağlıdır. İyonlar elektrolit yoluyla geçerek çevrimi tamamlar. Genel bir pil tepkimesi aşağıda verilmiştir, H O O + ısı + elektrik H 2 Tek bir pilin verdiği akımın bir volttan daha az olmasına rağmen, seri bağlanmış pil yığınlarından daha yüksek voltajda elektrik elde edilebilir [3]. Şekil 1. Yakıt Pilinin Çalışma Prensibi 1.3. Yakıt Pillerinin ÇeĢitleri Yakıt pilleri, elektrolit tiplerine, çalışma sıcaklıklarına ve yakıt tiplerine göre sınıflandırılabilirler. Yakıt pilinin çalışma sıcaklığı 150 C 'den düşükse, "düşük sıcaklık yakıt pili", C arasında ise "yüksek sıcaklık yakıt pili" olarak adlandırılmaktadır. Düşük sıcaklık - 5 -

7 yakıt pillerinin hidrojen gibi basit yakıt ve platin gibi iyi ve pahalı katalizör gerektirmelerine karşı, yüksek sıcaklık yakıt pilleri hidrokarbon yakıt ve daha ucuz katalizör kullanabilme potansiyeline sahiptir. Alkali yakıt pili Fosforik asit yakıt pili Katı oksitli yakıt pilleri Proton değişimli membran yakıt pili Eriyik karbonatlı yakıt pili Alkali yakıt pili (AFC) Bu yakıt pilinde elektrolit olarak potasyum hidroksit (KOH) kullanılır. Alkali elektrolitlerde oksijen indirgenme kinetiği asit elektrolitlerden daha hızlıdır ve soy metal olmayan elektro katalizörlerin kullanılabilmesi alkali yakıt pillerini ekonomik yapmaktadır. Ancak elektrolitin CO 2 gibi asidik safsızlıkların ortamda bulunmasına izin vermemesi emisyon oranından dolayı sorun yaratır. Çalışma sırasında hidrojene dayalı anotta yükseltgenme; H 2 + O - 2OH 2H2 + 2e - Katottaki tepkime ise; 2 H O e 2OH 2 O2 Alkali sistemler oda sıcaklığında çok iyi çalışır ve diğer tüm yakıt sistemleri arasında en yüksek voltaj verimine sahiptirler. Ayrıca birçok malzeme ile iyi uyum sağlayabildiğinden alkali yakıt pilleri uzun işletme ömrüne sahiptir. Alkali yakıt pilleri güvenilir sistemlerdir ve küçük hacimde nispeten yüksek güçler elde edebilmektedirler. Güç yoğunlukları mw/cm 2 arasında değişmektedir. Maliyetleri ise ulaştırma sektörü için 50/100 $/kw değerlerine ulaştırılmaya çalışılmaktadır. Yakıt pillerinin çalışma sıcaklığı ve çalışma ömürleri, pilin yapısında kullanılan malzemelerin fizikokimyasal ve termomekaniksel özelliklerine bağlıdır. Çalışma sıcaklığı aynı zamanda yakıt pilinde kullanılacak yakıt açısından da önemli rol oynar. Ayrıca kullanılan yakıta göre de reaksiyon hızını arttıracak katalizör seçilir. Düşük sıcaklıkta çalışan yakıt pillerinde kimyasal reaksiyon çok yavaş olur. Reaksiyonu hızlandırmak ve pil verimini arttırmak için katalizör olarak, çok pahalı olan platin kullanılır. Bu da pil maliyetini arttırmaktadır. Yüksek sıcaklıkta çalışan yakıt pilleri için bu durum söz konusu değildir. Pil çalışma sıcaklığı reaksiyonu hızlandırmak için yeterlidir. Yüksek sıcaklıkta çalışan pillerde katalizör olarak daha ucuz malzemeler kullanılabilir

8 Yakıt pilleri Proton DeğiĢim Alkali yakıt pilli Fosforik asit ErimiĢ Karbon Katı oksit Özellikler zarlı yakıt pilli yakıt pilli yakıt pilli yakıt pilli Kullanılan elektrolit Elektrolitteki taģıyıcı + H Polimer iyon değişim zarı Potasyum hidroksit - OH Fosforik Asit Karbonat Zirkonyum + H CO O - 2 Sıcaklık C 80 C 200 C C 1000 C Verimleri % 45 % % % % Güç yoğunluğu (W/kg) Yakıt Türü Hidrojen, Hidrokarbonlar Hidrojen Hidrojen, Hidrokarbonlar Hidrojen, Hidrokarbonlar Hidrojen, Hidrokarbonlar Pil materyalli Karbon Tabanlı Karbon Tabanlı Grafit Tabanlı Nikel, çelik Seramik Kullanılan Katalizör Platin Platin Platin Nikel Perovskites Çizelge 1. Yakıt hücrelerinin karşılaştırılması [4] Yakıt Pillerinin Uygulama Alanları Çevreye zarar vermeyen, elektrik üretim verimi oldukça yüksek sessiz çalışan atık olarak sadece su, elektrik akımı ve ısı üreten yakıt pillerinin, çevre kirliliğinin oldukça yüksek boyutlara ulaştığı günümüzde ulaştırma sektöründe de yerini alması yakın gözükmektedir. Dünya çapında hala gösterim testleri devam etmekte olan ve yakıt pilleri ile çalışan otobüs, tren, otomobil ve denizaltı gibi taşıt uygulamaları da mevcuttur. Kullanılan elektrot tipine göre çeşitli isimler alan yakıt hücre tipleri arasında birim hacim başına üretilen güç miktarı en yüksek olan değişken proton membranlı yakıt pili oldukça sık kullanılmaktadır [5]. Yakıt pili otomobilleri diğer akülü araçlara göre daha çekicidir. Akülü araçların avantajlarını sunmaları yanında, yakıt pilli araçlar daha çabuk yakıt ikmali yapıp ikmal aralığını arttırırlar. Yakıt pilli arabalar, içten yanmalı motorlu araçlara göre daha az bakım gerektirirler ve daha sessizdirler. Aynı zamanda standart bir motora göre daha az hareketli - 7 -

9 parçası bulunur. Bir değişken proton membranlı yakıt pilinin işletim ömrü, araba ömründen daha uzundur. Yakıt hücreli araba hurdaya çıktığı zaman tümüyle geri kazanım mümkündür. Yakıt pilleri bir ızgara güçlü aküsü olan araçtan daha etkili çalışma sağlayabilir. Bu nedenle çevre ve atmosfere olan zararları tersine döndürmeye yardım edebilecek yeterince temiz bir teknoloji yakıt pilleri ile geliştirilebilir. Yakıt hücreleri, konvansiyonel güç üretim sistemlerine göre aşağıdaki üstünlüklere sahiptir. Çevresel kirlilik oranı düşüktür. Enerji üretim verimi oldukça yüksektir. Farklı yakıtlarla çalışabilmektedir. Egzoz ısısı yeniden kazanılabilmektedir. Modüler yapıdadır. Montaj süresi kısadır. Çok yüksek miktarda soğutma suyu ( deniz suyu gibi ) gerektirmez. Güvenilir bir sistemdir. İşletim karakteristiği uygulamada kolaylıklar sağlamaktadır. Geleceğe yönelik olarak gelişme potansiyeli oldukça yüksektir. Katı atık ve gürültü problemi yoktur Yakıt Pillerinin Avantajları ve Dezavantajları Yakıt pillerinin diğer yakıt sistemlerine göre avantajları ve bazı dezavantajları vardır: Yakıt pili, termal enerji sistemlerine göre daha yüksek verimle çalışır. Termal sistemlerden elektrik elde edilirken, sistemin verimi "Carnot Çevrimi Kriterleri" nden etkilenirken, yakıt pili sistemlerinde bu etkileşim yoktur. Termal sistemlerde elektrik üretimindeki verim %35-40 ı geçemezken, yakıt pili sistemlerinde %70 e yakın verimle çalışılmaktadır. Yakıt pilinde meydana gelen emisyon miktarı, diğer yakıtlara göre ihmal edilecek kadar azdır. Yan ürün olarak bir tek su oluşmaktadır. Yakıt pillerinde CO, NO, yanmamış hidrokarbonlar ve kirletici diğer maddeler oluşmazken, oksitleyici olarak hava kullanıldığında ihmal edilecek kadar az miktarda azot atıklar ve hidrokarbonlar kullanıldığında ise çok düşük miktarda CO 2 oluşur. Günümüzde çevre kirliliği ve insan sağlığı için birçok yasal kısıtlamaların uygulandığı bu zamanda, diğer teknolojilerde maliyeti çok fazla x - 8 -

10 arttırmaktayken, bu sistemin çevre dostu olması çok değerli bir alternatif yakıt olmasına neden olmaktadır. Hareketli aksamın bulunmadığı yakıt pillerinde sistem, gürültü kirliliği oluşturmamaktadır. Yakıt pillerinde kullanılabilecek yakıt sayısı çok fazla olduğundan, fosil ve alternatif yakıtların kullanımının kolaylığı nedeniyle çok farklı alanlarda kullanılabilmektedir. Yakıt pilleri istenilen büyüklükte ve kapasitede üretilebilir. Basit bir yapıya sahiptirler. Büyüklüklerine göre 10 W tan 4,5 kw a kadar olan bir güç yelpazesine sahiptirler. Boyutları bir el çantasında taşınabilecek kadar küçük veya buzdolabı kadar büyük olabilirler. Modülerdirler, gerekli görülen her yerde kullanılabilir ve yerleştirilebilirler. Yüksek sıcaklıklı yakıt pillerinde elektrik üretiminin yanı sıra yan ürün olarak oluşan atık ısısı geri kazanılabilir ve buhar santrallerinde kullanılır. Yakıt pilleri dayanıklı ve güvenli sistemlerdir. Yakıt pili kullanımı, çok fazla bilgi ve ileri teknoloji gerektiren bir sistemdir. Diğer sistemlerden daha pahalı bir sistemdir. Uygulamalarının tam verimle gerçekleşmesi için uzun zamana ve çok paraya ihtiyaç vardır [6-7] Ġletken Polimerler ve Yapısı Polimerler, ilk kullanımlarından bu yana elektriksel yalıtkanlığı iyi maddeler olarak bilinirler. Bu özelliklerinden dolayı elektriksel yalıtkanlığın arandığı kabloların kılıflanması gibi alanlarda önemli kullanım yerleri bulmuşlardır. Kolay işlenmeleri, esneklikleri, estetik görüntüleri, hafiflikleri ve kimyasal açıdan inert olmaları diğer üstünlüklerindendir li yıllarda, şaşırtıcı bir gelişme olarak, kısmen oksitlenmiş yüksek elektriksel iletkenliğe sahip olan yeni bir polimer türü keşfedilmiştir. Bu yeni materyallerin hazırlanmasında ve karakterize edilmelerinde elektrokimyanın ve elektrokimyacıların önemli rolü vardır. Bu materyallerin kontrollü olarak sentezlenmeleri ve belli bir oksidasyon basamağına getirilmeleri elektrokimyasal tekniklerle kolayca sağlanabilmektedir. Elektrokimyasal olarak aktif ve elektronik iletkenliğe sahip polimerik sistemlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulamaları halen elektrokimyada en çok çalışan konulardır. Bu yoğun - 9 -

11 ilgi için en az iki temel nedenden söz edebiliriz. Birincisi, bu sistemlerin davranışları üzerine odaklanan bilim adamlarının, iletken polimerik materyallerin redoks reaksiyonları sırasında meydana gelen yük taşınmasının ve yük transfer mekanizmasını anlamaya yönelik meraklarıdır. İkincisi ise, enerji depolama, elektrokataliz, organik elektrokimya, biyoelektrokimya, fotoelektrokimya, elektroanaliz, sensörler, mikro sistem teknolojileri, mikrodalga görüntüleme teknikleri ve korozyon önlenmesi gibi alanlarda çok geniş uygulama potansiyelini fark edilmiş olmasıdır. Sonraki yıllarda polimer matriksi içerisinde yük taşınmasının temel esasları anlaşılmıştır. Elektronların taşınması, redoks polimerleri üzerinde yer alan birbirine komşu redoks bölgeleri arasında elektron alışverişi şeklinde gerçekleşen iletken polimerler olarak adlandırılan (polianilin, polipirol gibi) yapılarda konjuge sistemler arasında delokalize elektronların hareketi ile sağlanır. Günümüzde polipirol, polianilin, politiyofen, polifuran gibi çok sayıda polimerin iletken olduğu bilinmekte, bazılarının toz, süspansiyon film veya levhalar halinde ticari üretimi yapılmaktadır. Birçok maddenin ve özellikle konjuge polimerlerin oda sıcaklığındaki iletkenlikleri farklılık gösterirler. Polistiren, teflon gibi polimerlerin oda sıcaklığındaki iletkenlikleri çok düşüktür ve bunlar yalıtkan olarak isimlendirilirler. Kendi örgüsü içinde bulunan elektronlarla yeterli iletkenliğe sahip polimerler iletken polimerler olarak isimlendirilirler. Polimer örgüsünde bulunan ve elektronların bir zincir boyunca taşınmasını sağlayan konjuge çift bağlar, polimere elektronik iletkenlik özelliği kazandırırlar. Bununla birlikte yüksek düzeyde iletkenlik için konjugasyon tek başına yeterli olmayabilir. Böyle bir durumda doplama işleminden yararlanılır. Dop işlemi ile (HCl, HBr, HNO 3 gibi asitlere muamele etme işlemi) polimerin yapısına iletkenliği sağlayacak elektronlar verilir veya elektronlar alınarak polimerde artı yüklü boşluklar oluşturulur. İletkenlik bu boşluklar yardımıyla sağlanır. Artı yüklü bir boşluğa başka bir yerden atlayan elektron, geldiği yerde artı yüklü boşluk oluşturacaktır. Bu işlemlerin art arda bir zincir boyunca veya zincirler arasında devam etmesi ile elektrik iletilir. Metaller gibi iletkenlik özelliğine sahip olan polimerlerin, iletkenliğinin sıcaklıkla değişimi metallerden farklılık gösterir. Sıcaklığın yükseltilmesiyle metallerin iletkenliği azalırken, iletken polimerlerin iletkenliğinde artma görülür. İletken polimerler; enerji depolama, elektrokataliz, organik elektrokimya, biyoelektrokimya, fotoelektrokimya, çeşitli sensörler, mikrodalga görüntüleme teknikleri ve

12 korozyon önlenmesinde kullanılırlar. İletken polimerler kimyasal ya da elektrokimyasal yöntemlerle sentezlenebilir [8-10] Poli (3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) Poli(3,4-etilendioksitiyofen) ya da PEDOT (PEDT), 3,4-etilendioksitiyofen ya da EDOT monomerine bağlı bir iletken polimerdir ve açık yapısı şekil 2 de gösterilmiştir. Bu polimerin avantajı kararlı bir iletkenliğe sahip olması, yüksek kararlılığı, orta derece bant aralığı ve düşük redoks potansiyele sahip olmasıdır. En bilinen dezavantajı ise çözünürlüğü oldukça düşüktür. PEDOT şeffaf bir iletkendir ve bu iletkenler güneş pillerinde ve LCD lerin yapısında ve birçok malzemenin yapısında kullanılmaktadır [11]. Şekil 2. 3,4-etilendioksitiyofenin halka yapısı 2. DENEYSEL BÖLÜM 2.1. Kullanılan cihazlar Voltammetrik ölçümler için Autolab Elektrokimyasal Analiz Sistemi kullanılmıştır. Üçlü elektrot sisteminde, çalışma elektrodu olarak camımsı karbon elektrot (GCE), poli(3,4- etilendioksitiyofen) film elektrot (PEDOT-GCE) ve metal parçacık modifiye- PEDOT-GCE, yardımcı elektrot olarak Platin (Pt) elektrot ve karşılaştırma elektrodu olarak ise Ag/AgCl(doy.KCl) elektrodu kullanılmıştır. Hazırlanan modifiye elektrotların fiziksel ve kimyasal karakterizasyonunda SEM, ve XRD kullanılmıştır. Tartımlar 0,0001±g duyarlıkta analitik terazide alınmıştır. Elektrotların temizlenmesinde Bandelin Sonorex model ultrasonik banyo kullanılmıştır. Voltammetrik ölçüm hücreleri amaca yönelik olarak tasarlanmış ve özel cam atölyelerine yaptırılmıştır Kimyasal reaktifler Kullanılan tüm kimyasal maddeler analitik saflıktadır (Merck). Çözeltilerin hazırlanmasında ve seyreltme işlemlerinde ultra saf su (milipore, 18,2 M cm) kullanılmıştır. Elektrot yüzeylerinin parlatılması işlemlerinde alümina ( m çap aralığında) ve su

13 etanol karışımı kullanılmıştır. Deneysel çalışmalarda oksijen, sodyum hidroksit, hidroklorik asit, 3,4-etilendiokdioksitiyofen (EDOT), asetonitril, tetrabütilamonyum perklorat, bakır sülfat, nikel sülfat kimyasalları kullanılmıştır. 2.3 YÖNTEM Metal nano parçacık PEDOT/GCE hazırlanması 10-2 M etilendioksitiyofen monomer çözeltisi hazırlamak için 100mL lik balon joje içerisinde 0,1 M tetrabütilamonyum perklorat ve 0,01 M EDOT olacak şekilde asetonitril ile 100 ml ye tamamlanır. Hazırlanan çözelti voltammetrik ölçüm hücresine alınır. PEDOT un GC elektrot yüzeyinde oluşturulması, -0,900 V ile 2,800 V aralığında farklı döngü sayılarında döngüsel voltammetri ile akım potansiyel taraması yapılarak gerçekleştirilir. Her bir metal çözeltisinden çıkılarak, metal nano parçacıklar PEDOT/GCE yüzeye döngüsel voltammetri ile 50mV/s tarama hızıyla biriktirilerek modifiye elektrotlar hazırlanır. Bakır metal parçacıklar elektrot polimer film yüzeyine farklı döngü sayısında 0,300 V ile -1,400 V aralığında akım potansiyel taraması sonucu 15 döngü ile kaplanır. Nikel metal parçacık modifiye polimer film elektrot 0,600 V ile -1,200 V arasında 5 döngü akım-potansiyel taraması ile hazırlanır. Nikel-Bakır bimetalik film elektrot ise, polietilendioksitiyofen film yüzeye önce bakır metal parçacıklar polimer filme biriktirilerek daha sonra nikel parçacıklar biriktirilerek hazırlanır Voltammetrik Ölçümler Üçlü elektrot sistemi içeren voltammetrik ölçüm hücresi içerisine 10 ml, NaOH destek elektrolit çözeltisi eklenir ve dakika süreyle azot gazı geçirilir. Bu koşullarda 0,10 V - (- 0,90 V) arasında yalın elektrot (yalın GCE) ve her bir modifiye elektrot için ayrı ayrı voltammogramlar alınır. Daha sonra voltammetrik ölçüm hücresi içerisine alınan 0,5 M NaOH destek elektrolit çözeltisinden 20 dakika süreyle oksijen gazı geçirilir. 20 dakika boyunca oksijenle doyurulmuş yalın ve diğer modifiye elektrotların davranışı 0,1 V - (-0,9 V) arasında incelenir. İncelenen Parametreler Oksijen indirgenmesine NaOH derişiminin etkisi Oksijen indirgenmesine etilendioksitiyofen polimerizasyon döngü sayısının etkisi PEDOT/GCE üzerinde metal nanoparçacıkların farklanmasıyla oksijenin indirgenmesinin incelenmesi

14 PEDOT/GCE üzerine Cu nanoparçacık derişiminin oksijen indirgenmesine olan etkisi PEDOT/GCE üzerine Cu ve Ni nano parçacık döngü sayısının oksijen indirgenmesine olan etkisi Oksijenin indirgenmesine peroksit etkisi Tarama hızı 3. SONUÇLAR VE TARTIġMA 3.1 Camımsı karbon elektrot (GCE) yüzeyine 3,4-etilendioksitiyofen polimerinin kaplanması (PEDOT/GCE oluģturma) 3,4-etilendioksitiyofen (EDOT) in elektrokimyasal polimerleşmesine ilişkin döngüsel voltammogramı Şekil 3 de verilmiştir. Anodik yönde potansiyel taramasında, 2,3 V daki pik 3,4-etilendioksitiyofenin yükseltgenmesine ilişkin olup, ikinci akım potansiyeli taramasında pik potansiyeli daha düşük potansiyellere kaydığı ve pik akımı düşmektedir. 1 V da gözlenen pik ise oluşan polimerin aşırı yükseltgenmesine ilişkin olduğu literatürde de verilmiştir [12]. Katodik yönde potansiyel taramada 1,2 V ve -0,45 V da iki indirgenme piki Şekil 3. -0,900 V (+2,800 V) aralığında, 0,1V/s hızla GCE yüzeyine 7 döngü 3,4-etilendioksitiyofen polimer film kaplanması 3.2 PEDOT/GCE Üzerine Farklı Metal parçacıkların Kaplanması Bakır ve nikel metal parçacıklar bu metal tuzlarından hazırlanan çözeltilerinden çıkarak asidik ortamlarda, PEDOT/GCE yüzeyi tek tek ya da ikili metal parçacık içerecek şekilde

15 döngüsel voltammetrik yöntemle modifiye edilmiştir. Elde edilen voltammogramlar şekil 4 de verilmiştir. A B Şekil 4. PEDOT/GCE üzerine a) A) 0,300 V ile -1,400 V potansiyel aralığında Cu parçacıkların biriktirilmesi, B)+0,600 V ile -1,200 V potansiyel aralığında Ni parçacıkların biriktirilmesi Şekil-4 A da V da Cu 2+ iyonları indirgenerek PEDOT/GCE elektrot yüzeyinde birikirken V da ise kısmen yükseltgenmektedir. Pik akımlarının artan döngü sayısına bağlı artması polimer film yüzeyde Cu metal parçacıklarının biriktiğini göstermektedir. Şekil 4 B de Ni 2+ iyonları V da polimer yüzeyinde indirgenirken, -0,2 V da polimer yüzeyinde indirgenerek biriken Ni nanoparçacıklar yükseltgenmektedir. Döngüsel voltammogram Ni nano parçacıkların PEDOT/GCE yüzeyinde biriktirildiğini göstermiştir. 3.3.Destek elektrolit deriģiminin oksijen indirgenmesine etkisinin incelenmesi Oksijenin indirgenmesi farklı derişimlerde NaOH (10 mm- 3,0 M) destek elektrolit ortamlarında camımsı karbon elektrotta incelenmiştir (Şekil 5). Seyreltik NaOH ortamında oksijen V da indirgenerek artan NaOH ile indirgenme potansiyeli daha pozitif potansiyellere kaymış, 0.5 M NaOH dan daha derişik ortamlarda ise pik akım yüksekliği giderek düşmüştür. En yüksek pik akımı 0,5 M NaOH ortamında gözlendiğinden, bundan sonra oksijen indirgenmesi çalışmaları 0,5 M NaOH ortamında yürütülecektir

16 Şekil 5. Farklı derişimlerdeki NaOH ortamında camımsı karbon elektrodun oksijen indirgenmesine olan etkisi a) 0,01 M, b) 0,05 M, c) 0,1M, d) 0,5M, e) 1 M, f) 2M g) 3M NaOH ortamı Tablo 1: Farklı derişimlerdeki NaOH ortamında camımsı karbon elektrotda oksijen indirgenmesine ilişkin akım ve potansiyel değerleri Çizelge 2. DeriĢim (M) E (mv) Ġ (μa) 0, ,72 0, ,76 0, ,97 0, , , , , PEDOT döngü sayısının oksijen indirgenmesine olan etkisi Şekil 6 da 3, 5, 7 ve 10 döngü ile hazırlanmış PEDOT film kaplanarak oluşturulan elektrotlarda oksijen indirgenmesi incelenmiştir [13-14]. Hazırlanan tüm polimer film elektrotlarda yaklaşık -280 mv da oksijen indirgenmesine karşın en yüksek pik akımı 7 döngü ile hazırlanmış PEDOT film elektrotda elde edilmiştir. Bundan sonraki kısımlarda 7 döngü PEDOT ile çalışılmıştır

17 Çizelge 3. Döngü Sayısı E (mv) i (μa) , , , ,69 Şekil M NaOH ortamında GCE üzerine a)3 b) 5 c)7 d) 10 döngü film ile kaplanmış O 2 indirgenmesine ait voltammogramlar PEDOT/GCE üzerinde metal nanoparçacıkların deriģimlerinin oksijenin indirgenmesinde etkisi Farklı derişimlerde Cu 2+ çözeltilerinden çıkılarak (1.0x x10-3 M) Cu nano- parçacıklar ile PEDOT film elektrot yüzeyler modifiye edilmiş ve oksijenin indirgenmesinde kullanılmıştır (Şekil.7). Oksijenin indirgenmesi yaklaşık -250 mv da tüm Cu nanoparçacık modifiye PEDOT film elektrotlarda gözlenmesine karşın, 3.0x10-3 M Cu 2+ çözeltisinden çıkılarak hazırlanan Cu nano parçacık modifiye elektrotda en yüksek pik akımı elde edilmiştir. Optimum Cu derişimi 3,10-3 M elde edilmiştir. Bundan sonraki deneysel çalışmalarda M Cu 2+ çözeltisi ile Cu nanoparçacık modifiye PEDOT/GCE hazırlanmıştır. Ni için optimum derişim 0.1 M kullanılmış, daha düşük derişimlerde yanıt alınamamıştır. Çizelge 4. Cu deriģimi (M) E (mv) Ġ (μa) 1.0 x10-3 M , x10-3 M , x10-3 M ,72 Şekil M NaOH ortamında PEDOT/GCE üzerine a)10-3 M, b)3x10-3 M; c)5x10-3 M Cu çözeltisinden 10 ar döngü kaplanmış O 2 indirgenmesine ait voltammogramlar

18 3.6. PEDOT/GCE üzerine Cu ve Ni nanoparçacık döngü sayısının oksijen indirgenmesine olan etkisi Şekil 8. de 3,0x10-3 M, Cu çözeltisinden çıkılarak 3, 5, 7, 15 ve 20 döngü ile hazırlanmış PEDOT film elektrotlarda oksijen indirgenmesi incelenmiştir. Optimum Cu döngü sayısı 15 elde edilmiştir. Bundan sonraki kısımlarda 15 döngü Cu ile çalışılmıştır. Çizelge 5. Cu döngü sayısı (3.10E3 M ) E (mv) Ġ (μa) , , , , ,69 Şekil M NaOH ortamında PEDOT/GCE üzerine a)3 b)5 c)7 d)15 e)20 döngü Cu çözeltisinden kaplanmış O 2 indirgenmesine ait voltammogramlar. Şekil 9 da 0,1 M, Ni çözeltisinden çıkılarak 3, 5, 7 ve 10 döngü ile hazırlanmış Cu/PEDOT film elektrotlarda oksijen indirgenmesi incelenmiştir. Optimum Ni döngü sayısı 5 elde edilmiştir. Bundan sonraki kısımlarda 5 döngü Ni ile çalışılmıştır. Çizelge 6. Ni (0,1 M) Döngü sayısı E (mv) Ġ (μa) , , , ,66 Şekil M NaOH ortamında Cu/PEDOT/GCE üzerine a)3 b)5 c)7 d)10 döngü 0,1M Ni çözeltisinden kaplanmış O 2 indirgenmesine ait voltammogramlar

19 3.7. Oksijen Ġndirgenmesinin Metal Parçacık Modifiye Poli(3,4-Etilendioksitiyofen) Film Elektrotlarda Ġncelenmesi Oksijenin elektrokimyasal davranışı, 0,5 M NaOH ortamında, GCE, PEDOT-GCE, Cu nanoparçacık modifiye PEDOT-GCE, Ni nanoparçacık modifiye PEDOT-GCE ve Cu-Ni, Ni- Cu bimetalik parçacık modifiye yalın-gce ve Ni-Cu bimetalik parçacık modifiye PEDOT-GCE de incelenmiştir. Şekil.10-A da oksijen ile doyurulmuş Şekil.10-B de ise azot ile tamamen oksijenin giderildiği ortamda alınan voltammogramlar görülmektedir. Ni-Cu bimetalik modifiye PEDOT-GC elektrotta oksijenin indirgenmesine ilişkin pik akım yüksekliği hem yalın GCE ve PEDOT-GCE de hem de Cu-nanoparçacık modifiye PEDOT-GC elektrotlarda gözlenen pik akım yüksekliğinden daha fazla bulunmuştur. Bu sonuçlar oksijenin katalitik indirgenmeye uğradığını ve özellikle PEDOT-GCE yüzeyine Cu daha sonrada (Cu-PEDOT-GCE) üstüne Ni parçacıkların biriktirilmesi ile en yüksek katalitik etkinliğe ulaşıldığını göstermektedir. Bunun en önemli nedeni Cu parçacıklarının polimer yüzeyine homojen dağılım ile biriktirildikten sonra Ni parçacıklarının Cu parçacıklar üzerine birikmesi sonucu yüksek bir etkin yüzey alanına sahip bir elektrodun hazırlanmasına bağlanabilir. Etkin yüzey alanı artan elektrotlar oksijen ile daha fazla etkileşime girerek hem potansiyel açısından pozitif bir katalitik etkinlik göstermiş hem de akımın artışını sağlamıştır. Buda yakıt maddelerinde oksijen indirgenmesi için aranan önemli bir kazanımdır. Çizelge 7.de potansiyel-akım yüksekliğine ilişkin tablodan görüldüğü üzere metal nanoparçacıklar ile modifikasyon oksijen indirgenme reaksiyonuna pozitif katalitik etki yaratmıştır. A B Şekil 10. 0,5 M NaOH ortamında a) yalın GCE, b) PEDOT/GCE, c) Cu-PEDOT/GCE, d) Ni- PEDOT/GCE e) Ni-Cu/yalınGCE f) Cu-Ni/yalınGCE g) Ni-Cu-PEDOT/GC elektrotta A) O 2 ile doyurulmuş B) N 2 ile doyurulmuş ortamlarda alınan voltammogramlar

20 Çizelge 7. E (mv) i (μa) PEDOT/GCE ,96 Cu- PEDOT/GCE ,80 Ni- PEDOT/GCE ,37 Ni-Cu PEDOT/GCE ,29 Cu-Ni-YALIN/GCE ,12 Ni-Cu-PEDOT/GCE , Oksijen Ġndirgenmesine Peroksit Etkisi Şekil 11 de, oksijenle doyulmuş ortamda, azot gazı vasıtasıyla oksijenin tamamen uzaklaştırıldığı koşullarda hidrojen peroksidin, oksijenle doyurulmuş hidrojen peroksidin elektrokimyasal davranışı alkali ortamda incelenmiştir. Şekil 11. Oksijen indirgenmesine peroksit etkisi. Ni/Cu/PEDOT/GCE nin a) O 2 ile doyurulmuş 0,5M NaOH ortamında b) N 2 doyurulmuş ortamda 1 mm H 2 O 2 c) O 2 doyurulmuş+ 1 mm H 2 O 2 /0,5M NaOH ortamındaki davranışı Farklı Elektrotlarda Oksijen Ġndirgenmesine Ait Tarama Hızı ÇalıĢması Şekil 12 de görüldüğü üzere her bir elektrotta, tarama hızının kareköküne karşı çizilen akım eğrileri yer almaktadır. Eğrilerden elde edilen R 2 değerleri yalın GCE, PEDOT/GCE ve Cu-Ni

21 PEDOT/GCE için sırasıyla 0.998, 0.991, dur. Bu doğrusallık, elektrotlarda gerçekleşen oksijen indirgenme tepkimesinin difüzyon kontrollü olduğu göstermektedir. Şekil 12. A) yalıngce, B) PEDOT/GCE, C) Cu-Ni-PEDOT/GC elektrotta farklı tarama hızlarında oksijen indirgenmesine ait voltammogramlar: (5, 10, 25, 50,100, 250, 500, 1000 mv. s -1 ) Şekil.13 A) yalın GC, B) PEDOT/GC, C) Ni-Cu/PEDOT elektrotta farklı tarama hızlarının kareköküne karşı akım ve farklı tarama hızlarının kareköküne karşı potansiyel grafikleri

22 3.10. PEDOT-GC ve Ni-Cu-PEDOT-GC Elektrotların Karakterizasyonu Hazırlanan metal nanoparçacık modifiye PEDOT/GCE yüzeylerinden, PEDOT/GCE, Ni-Cu-PEDOT-GC Elektrotların, AFM ve SEM görüntüleri Şekil 14 ve 15 de verilmiştir. Şekil 14A ve 15A daki AFM ve SEM görüntülerinden, PEDOT un GCE elektrot yüzeyinde elektrokimyasal polimerizasyonla sentezlenebildiği görülmektedir. Şekil 14B ve 15 de, PEDOT kaplı elektrot yüzeyinden farklı bir yüzey morfoloji olduğu, bu farklılığın ise Ni-Cu nano parçacıkların PEDOT film üzerine kaplanması nedeniyle oluştuğu saptanmıştır. Ayrıca EDX sonuçları AFM ve SEM görüntülerini desteklemekte, PEDOT yüzeyine kaplanan Cu ve Ni in ağırlıkça yaklaşık % 9.89 Cu ve % 1.06 Ni oranlarında olduğu saptanmıştır. A B Şekil 14. A) PEDOT/ GC, B) Ni-Cu-PEDOT/GC elektrotların AFM görüntüleri Şekil 15. A) PEDOT/ GC, B) Ni-Cu-PEDOT/GC elektrotların SEM görüntüleri

23 Şekil 16 de Cu-Ni modifiye PEDOT/GCE nin X ışınları kırınım deseni verilmiştir. Özellikle 2 =42.5 o deki pik Cu(111) ve hemen yanında oluşan 2 =43 o deki pik ise Ni(111) in PEDOT yüzeyinde olduğunu göstermektedir. Şekil 16. Ni-Cu bimetalik modifiye PEDOT-GCE un XRD spektrumu 4.DEĞERLENDĠRME 1. Fosil yakıtların sınırlı kaynakları ve giderek artan enerji ihtiyacından dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarına olan gereksinim gün geçtikçe artmaktadır. Bu doğrultuda yapılan yakıt pili çalışmaları oldukça önemli birer alternatiftir. Yakıt pillerinde verimin yüksek olabilmesi için anot materyalinin kolay yükseltgenebilmesi kadar katotda indirgenme tepkimesinin de bir o kadar kolay gerçekleşmesi gerekmektedir. Bu olay da katotta gerçekleşen oksijen indirgenme tepkimesinin mümkün olan en pozitif potansiyelde en yüksek akım değeriyle meydana gelmesi ile mümkündür. Dolayısıyla oksijen indirgenme tepkimesini katalizleyecek bir elektrot yüzeyi tasarlamak oldukça önemlidir. 2. Bu proje kapsamında, etkin katalitik yüzeyi elde etmek amacıyla metal nanoparçacıklar ile modifiye edilmiş iletken polimerler ile çalışılmıştır. İletken polimerler hem elektron aktarım hızını arttırdıkları hem de metal nanoparçacıkların kararlı olarak yüzeyde kalabilmesi için uygun bir destek görevi gördükleri için elektrokimyasal çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bu doğrultuda oksijen indirgenmesi için yalın camımsı karbon üzerine 3,4-etilendiokdioksitiyofen (EDOT) polimer filmi modifiye edilerek ve metal nanoparçacıklar ile de daha yüksek etkinliğe sahip bir modifiye yüzey tasarlanmıştır (Cu-Ni- PEDOT/GCE)

24 3. Oksijen indirgenme tepkimesinin mümkün olan en pozitif potansiyellerde gerçekleşmesi için çeşitli optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Polimer kaplama döngü sayısı, indirgenmenin gerçekleştiği NaOH destek elektrolit ortamının derişimi optimize edilmiştir. 0.5 M NaOH destek elektrolit ortamında gerçekleştirilen 7 döngü PEDOT film kaplanmasının ardından 15 döngü Cu nanoparçacık ardından 5 döngü Ni kaplanması ile en iyi sonuçlar elde edilmiştir. 4. Sonuç olarak yalın elektrotta V ta µa değeri ile oksijen indirgenme tepkimesi gerçekleşirken Cu-Ni -PEDOT-GC elektrot varlığında 93.0 mv kadar daha pozitif potansiyele kayarak V ta µa değerine ulaşmıştır. 5. Tarama hızının kareköküne karşı çizilen akım grafiklerinin her bir elektrot için doğrusal oluşu elektrotta oksijen indirgenme tepkimesinin difüzyon kontrolü olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak metal nanoparçacık modifiye polimer film elektrotların oksijenin indirgenmesine yüksek katalitik etkinlik gösteren bir elektrot geliştirilmiştir. AFM VE SEM ile kompozit elektrotların yüzey morfolojileri aydınlatılmış ve XRD ile yüzeye Cu ve Ni parçacıkların kaplandığı saptanmıştır. TEġEKKÜR Proje, Ege üniversitesi fen fakültesi analitik kimya laboratuarlarında çalışılmıştır. Teorik ve laboratuar desteklerinden dolayı Prof. Dr. Zekerya DURSUN a ve Ceren KARAKAŞ a ayrıca bu çalışmayı yapabilmemiz için yardımlarını ve desteklerini gördüğümüz kimya öğretmenimiz Rüçhan ÖZDAMAR a, bilim kurulu eş başkanımız Dr. Ayşe TÜRKER e ve Özel Ege Lisesi yöneticilerine teşekkür ederiz

25 KAYNAKLAR [1] Zekerya Dursun, Çağrı Ceylan Bakır, Nihat Şahin, Ramazan Polat, Journal of Electroanalytical Chemistry 662,(2011) [2] F. Karaosmanoğlu, M. Çetinkaya Yakıt Pilleri [3] Bıyıkoğlu, A Yakıt Hücrelerinin Tarihsel Gelişimi, Çalışma Prensiblari ve Bugünkü Durumu. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Sayı: s. [4] Kellegöz, M. ve Özkan, İ PEM Yakıt Hücrelerinin; Üretim Aşamalrı, Performansa Etkileri ve Karşılaşılabilecek Zorluklar İle Diğer Yakıt Hücrelerine Nazaran Avantajları ve Dezavantajları. V. Ulusal Temiz Enerji Sempozyumu Bildiri Kitabı. [5] Elektrik İşleri Etüt İdaresi Genel Müdürlüğü İnternet Sayfası. Yakıt Pilleri [6] Türker B. İnan, A. Ve Trabulus, S Yakıt Pili Çeşitleri. 3e Electrotech Dergisi. Sayı: 126. [7] Çetinkaya, M. ve Karaosmanoğlu, F Yakıt pilleri ve uygulamaları. 3e Electrotech Dergisi. Sayı: 100. [8] Noyan N. Çetin T., Metal Nano Parçacık Modifiye Polimer Film Camımsı Karbon Elektortların Hazırlanması ve Oksijen İndirgenmesine Uygulanması Diploma Tezi [9] B I Podlovchenko, V N Andreev, Electrocatalysis on polymer-modifıed electrodes, Russian Chemical Reviews 71 (10) (2002) [10] V.G. Khomenko 1, V.Z. Barsukov 1, A.S. Katashinskii, The catalytic activity of conducting polymers toward oxygen reduction, Electrochimica Acta 50 (2005) [11] [12] X. Du, Z. Wang, Electrochimica Acta 48 (2003) 1713_/1717. [13] Veniamin V. Kondratiev & Nadezhda A. Pogulaichenko & Elena G. Tolstopjatova & Valery V. Malev, Hydrogen peroxide electroreduction on composite PEDOT films with included gold nanoparticles, J Solid State Electrochem (2011) 15: DOI /s [14] Jinfu Ma, Xiaoe Wang, Xiangwei Jiao,Electrocatalytic Reduction of Oxygen on PEDOT-Modified Glassy Carbon Electrode, Int. J. Electrochem. Sci., 7 (2012)