Katı oksit yakıt pillerinde LSGM-BSCF ve LSGM-SCF ara yüzey termokimyası
Interfacial thermochemistry between LSGM-BSCF and LSGM-SCF in solid oxide fuel cell
- Tez No: 310423
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET ALİ GÜLGÜN, YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Bu çalışmada, La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O2.815 (LSGM) elektrolit tabanlı katı oksit yakıt pillerinde (KOYP) Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-? (BSCF) ve SrCo0.8Fe0.2O3-? (SCF) katot malzemelerinin kullanılabilirliği araştırılmıştır. Anot olarak, nikel oksit-samaryum katkılı seryum (NiO-SDC) karışımı, koruyucu tabaka olarak, lantanum katkılı seryum (LDC) kullanılmıştır. Tasarlanan KOYP sistemi, NiO-SDC/LDC/LSGM/BSCF ve NiO-SDC/LDC/LSGM/SCF' dir. KOYP sistemi üretilmiş, sıcaklık ve zamana bağlı olarak, elektrolit ve katot arasındaki kimyasal uyumluluk, XRD, DTA/TGA, SEM/EDS metotları kullanılarak araştırılmıştır. Bu çalışma sonucunda, BSCF/SCF ve LSGM malzemelerinin 400 ºC üzerinde bir arada kullanılamayacağı anlaşılmıştır. Literatürde, LSGM:BSCF ikilisinin 1000 °C' ye kadar bir arada kullanılabileceği belirtilmiş iken, bu çalışmada yapılan XRD analizleri 700 °C' de bu malzemelerin birbiri ile reaksiyona girdiğini tespit etmiştir. Dahası, DTA analizi reaksiyonun aslında 400 °C üzerinde başladığını göstermiştir. Bu iki malzeme arasında gerçekleşen katı hal difüzyonu çok yavaş olduğu için kısa süreli ısıl işlemler ile reaksiyon varlığı tespit edilememiştir. Bu çalışmada yapılan uzun süreli deneyler sonucunda anlaşılmıştır ki, LSGM:BSCF/SCF elektrolit:katot malzemeleri KOYP sistemlerinde 400 ºC üzerinde kullanılamaz. Elektrolit:katot ikilisi arasında gerçekleşen reaksiyon bir katı eriyik oluşturmaktadır. Katı eriyik fazının, elementel analiz sonuçları değerlendirilerek ve Mg varlığı göz ardı edilerek, BSCF:LSGM ikilisi için; (La0.1Sr0.5Ba0.4)(Ga0.2Co0.6Fe0.2)O3-?, SCF:LSGM ikilisi için; (La0.2Sr0.8)(Ga0.2Co0.6Fe0.2)O3-? veya (La0.3Sr0.7)(Ga0.3Co0.5Fe0.2)O3-? olduğu düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, the availability of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-? (BSCF) and SrCo0.8Fe0.2O3-? (SCF) cathode materials were investigated in La0.8Sr0.2Ga0.83Mg0.17O2.815 (LSGM) electrolyte based solid oxide fuel cells (SOFCs). Mixture of nickel oxide and samarium doped ceria (NiO-SDC) was used as an anode material and lanthanum doped ceria (LDC) was used as a protective layer. The SOFCs were designed as NiO-SDC/LDC/LSGM/BSCF and NiO-SDC/LDC/LSGM/SCF. The chemical compatibility between the electrolyte and cathode materials was characterized by the TG/DTA, XRD, SEM and EDS techniques depending on time and temperature. Formation of solid solution began around 400 °C. XRD results for BSCF-LSGM and SCF-LSGM mixtures showed undesired phase evolution around 700 °C. Furthermore, DTA analysis showed that the reaction actually started above 400 °C. The broad dip (400 °C - 1200 °C) in the DTA curve possibly indicates a diffusional process between cathode and electrolyte materials. It is plausible that a prolonged exposure to these temperatures may lead to a ?rich? solid solution. As a result of the long term heat treatment was observed that LSGM electrolyte and BSCF/SCF cathode materials are chemically uncompatible above 400 °C. The resulting solid solutions are approximately with the compositions of (La0.1Sr0.5Ba0.4)(Ga0.2Co0.6Fe0.2)O3-? and (La0.2Sr0.8)(Ga0.2Co0.6Fe0.2)O3-? for BSCF-LSGM and SCF-LSGM powder mixtures, respectively. This new result could open a whole new series of mixed oxides that are suitable for SOFC applications.
Benzer Tezler
- Katı membranlı yakıt pillerine yönelik LaSrNiO4 esaslı elektrotların termokimyasal analizi
Thermochemical analysis of LaSrNiO4 based electrodes on solid oxide fuel cells
ANIL ÇELEBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Katı oksit yakıt pillerinde elektrot/elektolit arayüzey dinamiğinin incelenmesi
Investigation of electrode/electrolyte interface dynamics of solid oxide fuel cells
SELAHATTİN ÇELİK
Doktora
Türkçe
2013
EnerjiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEYCAN İBRAHİMOĞLU
- Katı oksit yakıt pillerinde kullanılmak üzere K2NiF4 yapısında elektrot madde sentezleri ve elektrokimyasal karakterizasyonu
Synthesis and electrochemical characterization of K2NiF4 structure electrode materials for solid oxide fuel cell applications
HASAN ASLANBAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
KimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SİBEL DİKMEN
- Katı oksit yakıt pillerinde kullanılabilir özellikli Nb2O5 katkılanmış ?-Bi2O3 tabanlı katı elektrolitlerin ince filmlerinin üretilmesi ve karakterizasyonları
Thin film production and characterization of Nb2O5 doped ?-Bi2O3 based solid electrolyte for the application of the solid oxide fuel cells
SONER ÇAKAR
- Katı oksit yakıt pillerinde kullanılmak üzere hidrotermal olarak kompozit elektrolit sentezi ve elektrokimyasal karakterizasyonu
Synthesis and electrochemical characterization of composite electrolyte by hydrothermal method for use in solid oxide fuel cells
MEHMET YÖRÜK