Browsing by Author "Şen, Ünal"

Now showing 1 - 3 of 3

Anhydrous proton conducting poly(vinyl alcohol) (PVA)/ poly(2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid) (PAMPS)/1,2,4-triazole composite membrane
(Elsevier Ltd, 2016) Erkartal, Mustafa; Aslan, Ayse; Erkilic, Ufuk; Dadi, Seyma; Yazaydin, Ozgur; Usta, Hakan; Sen, Unal; 0000-0002-9772-128X; 0000-0003-1849-9180; 0000-0001-8562-723X; 0000-0002-0618-1979; 0000-0003-3736-5049; AGÜ, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü; Erkartal, Mustafa; Erkılıç, Ufuk; Dadı, Şeyma; Usta, Hakan; Şen, Ünal
The design and fabrication of anhydrous proton exchange membranes are critically important for high temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) operating between 100 and 200 °C. Herein, we demonstrate a novel proton conducting membrane consisting of poly(vinyl alcohol) (PVA), poly (2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid) (PAMPS) and 1,2,4-triazole, which was fabricated by physical blending, casting and solvent evaporation techniques. The in-situ chemical cross-linking was performed by glutaraldehyde (GA) to improve the water management of the membranes. The molecular structure of the membranes and intermolecular interactions between the constituents were confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). The surface and cross-section morphologies of the membranes were observed by scanning electron microscopy (SEM). The thermal stability performance of the membranes was studied with thermogravimetric analysis (TGA). In order to determine the physico-chemical properties of the membranes, water uptake (WU), dimensional change and ion exchange capacity (IEC) tests were carried out. The proton conductivities of composite membranes increase with the temperature and the temperature dependencies exhibit an Arrhenius behavior. Proton conductivity measurements revealed an optimum ratio between PAMPS and 1,2,4-triazole content to achieve higher proton conductivity. In anhydrous state at 150 °C, the highest proton conductivity measured was 0.002 S/cm for PVA:PAMPS:1,2,4-triazole (1:1:1) composition. Overall, our investigation showed that 1,2,4-triazole is a promising proton carrier reagent above 100 °C when it is embedded into appropriate host polymers.
Boosting the Ceramics with In Situ MOF- Derived Nanocarbons
(AMER CHEMICAL SOC, 2023) Duden, Enes Ibrahim; Bayrak, Kubra Gurcan; Balkan, Mert; Cakan, Niyaz; Demiroglu, Arsen; Ayas, Erhan; Caglar, Mujdat; Turan, Servet; Islamoglu, Timur; Farha, Omar K; Erkartal, Mustafa; Şen, Ünal; 0000-0002-9772-128X; AGÜ, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü; Erkartal, Mustafa
Metal-organic framework (MOF)-derived nano-carbons have emerged as promising materials for energy and environmental applications owing to their high surface area, structural and chemical tunability, and hierarchical porosity. Although various carbon-based materials such as graphene and carbon nanotubes have been extensively used as secondary sintering additives to develop advanced ceramics with improved mechanical, thermal, and electrical properties, the potential of MOF-derived nanocarbon-based materials has not been ex-plored. Here, we report the first use of MOF-derived nanocarbons as a reinforcement phase in ceramic composites. To this end, Al2O3 and zeolitic imidazolate framework (ZIF-8) are used as the ceramic matrix and nanocarbon source, respectively. The ceramic composites are produced by densifying Al2O3 and ZIF-8 powder mixtures using spark plasma sintering (SPS) at 1550 degrees C and uniaxial pressure of 50 MPa. The fracture toughness of the composite increases up to 67% in comparison to an alumina monolith as ZIF-derived nanocarbons form interlayers to assist the dissipation of energy during the crack propagation and inhibit grain growth. The room-temperature electrical conductivity of the sintered samples drastically increases with the in situ formed nanocarbon-based fillers, reaching as high as 1410 S/m for 10 wt % ZIF-8 content. These results constitute an excellent initial step toward boosting the mechanical and electrical properties of ceramic matrix composites with in situ MOF-derived nanocarbons.
Ekran uygulamaları için bulanıklı azaltıcı metal nanotel saydam elektrotlar
(TUBİTAK, 2015) Çıtır, Murat; Şen, Ünal; Kılıç, Ahmet; Canlier, Ali; Ata, Ali; 0000-0002-5009-5197; AGÜ, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü; Çıtır, Murat; Şen, Ünal; Kılıç, Ahmet; Canlier, Ali; Ata, Ali
Günümüzde kullanılmakta olan İndiyum Kalay Oksit (ITO) saydam elektrotnunun indiyum elementinin doğada az bulunması, malzemelerin ve prosesin pahalı olması, esnek ve dokunmatik ekranlarda ölümcül olabilecek mekanik kırılganlığının olması gibi özellikleri kullanımını sınırlamaktadır. ITO’nun yerine geçebilecek karbon nanotüp, grafen ve metal nanotel elektrotlar gibi gelecek vaat eden saydam iletken malzemeler çalışılmaktadır. Bunlar arasında metal nanoteller, ITO’nun sayılan dezavantajlarını gidermesine ek olarak optik ve elektriksel özelliklerinin en az ITO kadar iyi olmasından dolayı özellikle gelecek vaat etmektedir. Metal nanoteller çözelti sentezi yöntemiyle yüksek verimde üretilebilir ve çözeltiye dağıtılmış nanoteller spin-coating veya sprey yöntemiyle geniş subtratlara kolayca kaplanabilir. Bu devrim niteliğindeki teknoloji özellikle mekanik esneklik isteyen ürünlerde kullanılmak üzere ekran endüstrisine büyük etkisi olacaktır. Önerilen proje kapsamında, hedef geçirgenlik başına nanotel elektrotların iletkenliği iki yöntemle geliştirilmesi amaçlanmaktadır: 1) daha ince ve daha uzun nanoteller sentezleyip kesişim nokta (junction) sayısını azaltmak ve 2) nanoteller üzerindeki oksit tabakasını gidererek ve nanotelleri iletkenliği yüksek altın (veya inert metal) tabakasıyla kaplayarak junction direncini azaltmak. Böylece bu çalışmayla ekran uygulamaları için hedeflenen levha direncine daha az nanotel kullanılarak ulaşılacaktır. Bu durum toplam geçirgenliğin iyileşmesini ve bulanıklık seviyesinin düşmesini sağlayacaktır. Son çalışmalara göre bulanıklık seviyesi 8 ohm/sq levha direnç ve %80 diffusive geçirgenlikte %15 seviyesindedir. Bulanıklık seviyesinin yüksek olması güneş pilleri için bir avantaj iken, yüksek-teknolojik ve askeri uygulamalarda kullanılacak ekranlar için düşük bulanıklık (<5%) seviyesine ihtiyaç vardır. Önerilen projede nanotellerin enboy oranını küçülterek ve junction direncini azaltarak toplam bulanıklığın azaltılmasıyla bu teknolojinin ekranlar için uygun hale gelmesi amaçlanmaktadır.