Development of fabrication processes for metal supported solid oxide fuel cells
Metal destekli katı oksit yakıt hücreleri için üretim süreçlerinin geliştirilmesi
- Tez No: 1012273
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde enerji ihtiyacının büyük ölçüde fosil yakıtlardan karşılanması, çevresel sorunlar ve kaynakların sınırlı olması nedeniyle sürdürülebilir enerji teknolojilerine olan ilgiyi artırmıştır. Yenilenebilir enerji kaynakları düşük emisyonlu çözümler sunmakla birlikte, kesintili yapıları nedeniyle enerji arzının sürekliliğini tek başına sağlayamamaktadır. Bu bağlamda, hidrojen enerjisi ve hidrojenin elektrokimyasal dönüşümünü mümkün kılan yakıt pili teknolojileri tamamlayıcı bir çözüm olarak öne çıkmaktadır. Yakıt pilleri arasında yüksek verim, yakıt esnekliği ve düşüm emisyon avantajlarıyla ön plana çıkan katı oksit yakıt hücreleri (KOYH), özellikle son yıllarda araştırmalara sıkça konu olmuştur. Geleneksel anot destekli SOFC yapılarına kıyasla daha yüksek mekanik dayanım, hızlı termal çevrim kabiliyeti ve düşük maliyetli üretim potansiyeli sunan MS-SOFC mimarisi, özellikle taşınabilir ve dağıtık enerji uygulamaları için önemli bir alternatif olarak değerlendirilmektedir. Bu tez çalışmasında, metal destekli katı oksit yakıt hücreleri (MD-KOYH) için metal destek tabakasının ve fonksiyonel hücre katmanlarının üretim süreçlerinin geliştirilmesi ve optimize edilmesi amaçlanmıştır. Bununla birlikte, metal desteklerin yüksek sıcaklıklarda oksidasyona eğilimli olması ve elektrolit tabakasının yeterli yoğunlukta elde edilmesindeki zorluklar, bu hücre tipinin yaygınlaşmasının önündeki temel engeller arasında yer almaktadır. Bu çalışma kapsamında metal destek tabakası için esas olarak ferritik paslanmaz çelik SUS 430L tozu kullanılmış, alternatif olarak Crofer 22 APU tozu ve ticari 316L paslanmaz çelik plaka da deneysel çalışmalara dâhil edilmiştir. Metal desteklerin imalatında tape casting ve toz metalurjisi tabanlı tek eksenli kuru presleme yöntemleri uygulanmış; bağlayıcı, plastikleştirici ve gözenek oluşturucu içeren farklı formülasyonlar hazırlanarak yapısal bütünlük ve porozite kontrolü hedeflenmiştir. Anot tabakası NiO-8YSZ, elektrolit tabakası 8YSZ ve katot tabakası LSM-8YSZ esaslı olarak hazırlanmış; fonksiyonel katmanların kaplanmasında ağırlıklı olarak serigrafi baskı yöntemi kullanılmıştır. Elektrolit tabakasının gaz sızdırmazlığını sağlayacak şekilde yoğunlaştırılması hedeflenirken, metal destek ve anot tabakalarında yeterli gözenekliliğin korunmasına dikkat edilmiştir. Hücre bileşenlerinin mikro yapısal özellikleri alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) ve enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) ile karakterize edilmiştir. Uygulanan üretim prosedürleri sonucunda, katmanlar arası bütünlüğü sağlanmış, yeterli mekanik dayanım ve uygun poroziteye sahip dairesel MD-KOYP hücreleri elde edilmiştir. Bu çalışma, metal destekli SOFC'lerin laboratuvar ölçeğinde üretim süreçlerinin geliştirilmesine katkı sağlamayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
The increasing global energy demand, along with the environmental impacts and limited reserves of fossil fuels, has significantly increased the interest in sustainable and clean energy technologies. In this context, fuel cell technologies, which enable the direct electrochemical conversion of hydrogen energy into electrical energy, have gained considerable attention. Among various fuel cell types, solid oxide fuel cells (SOFCs), which stand out due to their high efficiency, fuel flexibility, and low emission characteristics, have been widely investigated in recent years. In particular, metal-supported solid oxide fuel cells (MS-SOFCs) have attracted attention due to their superior mechanical strength, rapid thermal cycling capability, and cost advantages compared to conventional anode-supported structures. In this study, it was aimed to develop the fabrication processes of MS-SOFCs using ferritic stainless steel as the support material. Within this scope, the fabrication processes of the metal support layer and functional cell layers were investigated and developed, and screen printing, tape casting, and dry pressing methods were employed. As a result of the study, MS-SOFC structures with high mechanical integrity, targeted porosity, and good interlayer compatibility were successfully fabricated by utilizing appropriate powder characteristics, optimized binder contents, and controlled sintering conditions.
Benzer Tezler
- Ovulasyon indüksiyonu tedavisinde folliküler gelişimin ultrasonografik takibi
Başlık çevirisi yok
MERİH BAYRAM
- Pulmoner hipertansiyon etyopatogenezinde prostasiklin ve lökotrien C4'ün rolü
Possible role of leukotrien C4 and prostacyclin in the development of pulmonary hypertension
ÜLKÜ AYBERK
