Ab ? initio development of Ca-Ni based alloys for metal hydride batteries
Metal hidrid bataryalar için Ca-Ni alaşımlarının ab initio ile geliştirilmesi
- Tez No: 313612
- Danışmanlar: PROF. DR. KADRİ AYDINOL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Günümüzde, kullanım alanlarının geniş olması yüksek voltajlarda bile güvenli oluşları ve çevre dostu olmaları nedeniyle, Nikel ? Metal Hidrid bataryaları en yaygın olarak kullanılan ikincil bataryalardan biridir. LaNi5, Nikel ? Metal Hidrid batarya endüstrisinde anot malzemesi olarak en fazla kullanılan aktif malzemedir. LaNi5 ile aynı kristal yapıda olan CaNi5 ise daha fazla hidrojen depolama kapasitesi, daha fazla deşarj kapasitesi, daha hafif ve ucuz oluşundan dolayı LaNi5'in en büyük alternatifi konumundadır. Ancak çeviri ömrünün çok kısa olmasından dolayı bataryalarda aktif anot malzemesi olarak kullanılamamaktadır. Bu bağlamda, yapılan teorik çalışmada alaşımlı bileşiklerin ve hidrürlerinin formasyon enerjileri temel prensipler yöntemiyle hesap edilmiştir. Buna ek olarak NEB (nugged elastic band) yöntemiyle Ca atomunun yapı içindeki yayınım aktivasyon enerjileri hesap edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, nadir toprak elementlerinin Ca yerine kullanılarak alaşımlandırılma yapıldığında sistemin kararlılığını arttırdığını görmekteyiz. Ayrıca bazı geçiş elementlerinin de (Hf, Sc, Y, Zr) Ca yerine kullanıldığında sistemin enerjisini düşürdüğü görülmüştür. Ni yerine yapılan alaşımlandırmalarda ise özellikle Al, Si, Ge ve P' nin çok etkili olduğu Sb, Sn, Sc, Zn, Zr, Hf ve Ti gibi elementlerin ise kısmen yararlı etki yaratacağı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Ni-MH battery today is one of the most widely used secondary battery type because of its properties like secure use at high voltages, excellent thermal properties and consisting of environmentally acceptable materials. LaNi5, as an anode material, is the dominant commercial active material for the Ni-MH battery industry. CaNi5, belonging to same crystal structure, is an alternative for LaNi5, due to higher hydrogen storage capacity, higher theoretical discharge capacity, light weight and low cost. However, low cycle life is the main restriction for the use of CaNi5. In this study, effects of alloying was studied using an ab initio pseudo potential method. In this regard, formation energies of the CaNi5 compounds having different alloying elements were calculated for the understanding of the effect of the alloying element on the stability of the compound. It was found that, all lanthanides and actinides and early transition metals (Sc, Y, Zr, Hf) replacing Ca and early transition metals (Sc, Ti, Zr, Hf) plus elements like Al, Si, P, Ge, Zn, Sn and Sb replacing Ni, decrease the formation energy of CaNi5. Lower formation energy, compared to the pure compound, increases the stability which could improve the cyclic durability of CaNi5 to be used as an anode in Ni-MH batteries. In addition, in order to investigate effects of alloying on Ca diffusion in CaNi5, activation energies of Ca diffusion for different alloys were calculated by Nudged Elastic Band method (NEB) method.
Benzer Tezler
- A density functional theory investigation for solid state hydrogen storage materials
Katı-hal hidrojen depolama malzemelerinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile incelenmesi
AYŞENUR GENCER
Doktora
İngilizce
2019
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. HANDE TOFFOLİ
DOÇ. GÖKHAN SÜRÜCÜ
- Farklı kökenli kolemanit süspansiyonlarında moleküler etkileşimlerin deneysel ve teorik analizi
Experimental and theoretical analysis of molecular interactions in different originated colemanite suspensions
DİLEK ŞENOL ARSLAN
Doktora
Türkçe
2017
Kimyaİstanbul ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ORHAN ÖZDEMİR
PROF. MEHMET SABRİ ÇELİK
- Equimolar binary compounds: A first-principles based machine learning study
Eşmolar ikili alaşımlar: AB-initio tabanlı makina öğrenme çalışması
CEM ORAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM TEKİN
- Design and development of high temperature nickel-based superalloys
Yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılan nikel esaslı süper alaşımların tasarımı ve geliştirilmesi
RASİM ERİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT VEDAT AKDENİZ
PROF. DR. AMDULLA MEHRABOV
- Development of three way catalytic converters for elimination of hydrocarbons, carbon monoxide and nitric oxide in automotive exhaust
Otomobil egsozundaki hidrokarbon, karbon monoksit ve azot oksit bileşiklerinin giderilmesi için üç yollu katalitik konverterler geliştirilmesi
AYLİN CİVAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL