Synthesis and characterization of transition metal doped solid oxide fuel cell cathodes
Geçiş metali katkılı katı oksit yakıt hücresi katot elektrodu sentezi ve karakterizasyonu
- Tez No: 409208
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. OKTAY DEMİRCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yakıt hücreleri, alternatif ve çevre dostu enerji üretim hizmetleri için potansiyel ekonomik ve temiz bir aday olarak büyük ilgi görmüştür. Yakıt hücrelerinin uygulama, boyut, maliyet ve çalışma sıcaklık aralığı gibi özelliklerde içinde büyük farklılıklarla pek çok türevi vardır. Katı Oksit Yakıt Hücresi (KOYH) ısı ve güç üretimi ile ilgilenen yüksek sıcaklıkta çalışan bir yakıt hücresidir. Bu çalışma, KOYH katodu için yapılan bir dizi deneysel çalışmayı açıklar. Vurgulanan iki önemli yön ise farklı katot malzemelerinin elektrotun elektrokimyasal performansına etkisi ve oksijen indirgeme reaksiyonunun (ORR) kinetiği üzerinedir. Bu tezin temel amacı, orta sıcaklıkta çalışan (500°C<T) KOYH için yeni ve üstün nitelikli katot elektrotlarının geliştirilmesidir. Orta Sıcaklık Katı Oksit Yakıt Hücresinde (OS-KOYH) kullanılan geleneksel katot malzemesi yerine yüksek elektrokimyasal aktiviteye sahip ve daha iyi bir verimle oksijen indirgeyebilen karma iyonik-elektronik iletken malzemeler hazırlayarak kullanılması hedeflenmiştir. Özellikle perovskit yapısının üstün özelliklerinden faydalanılarak, daha ucuz ve düşük değerli metaller (Ti, Fe, Co, Cr, Mn, V, B ve Gd) kullanılarak yüksek verimlilik gösterebilen OS-KOYH elektrotlarının üretiminin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. İlgili çalışmada aynı koşullar altında dört farklı katot malzemesi arasında karşılaştırma yapılmıştır. Geliştirilen LV3SF (La0.57V0.03Sr0.4FeO3-δ), LG10SC (La0.5Gd0.1Sr0.4CoO3-δ), LV05SM (La0.595V0.005Sr0.4MnO3-δ) ve LV05SC (La0.595V0.005Sr0.4CoO3-δ) katot türleri başarılı bir şekilde sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir ve XRD (X-Işını Kırınımı) ve XPS (X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi) ile karakterize edilmiştir. Elektrik iletkenliği için dört-nokta iletkenlik yöntemi kullanılmıştır. Ayrıca elektrotların elektrokimyasal karakterizasyonu için ise impedans ölçümleri tamamlanmıştır. Geliştirilen dört katot malzemesi içinde YSZ üzerinde LV05SC malzemesi en yüksek alan spesifik direnç göstermiştir. Diğer malzemeler için ölçüm sonuçları literatür ile uyumludur.
Özet (Çeviri)
Fuel cells have become of great interest as a potential economical and clean candidate for alternative and environmental friendly power generation services. There are several types of fuel cells with large differences in application, size, cost and operating temperature range. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) is a high temperature fuel cell, dealing with generation of power as well as heat. This study explains a number of experimental studies on the cathode of the SOFC. The emphasis is on two important aspects, the effect of different cathode materials on the electrochemical performance of the electrode and the kinetics of the oxygen reduction reaction (ORR). The main purpose of the thesis is to progress a novel and high quality cathode materials for SOFCs working at intermediate temperature (500°C<T) range. It is aimed to develop the alternative for the conventional IT-SOFC cathode materials with better mixed ionic-electronic conductivity, high electrochemical activity and good oxygen reducing with better efficiency. The production of novel cathode electrodes used in IT-SOFC is aimed to employ cheaper metals (Ti, Fe, Co, Cr, Mn, V, B and Gd) by using superior properties of perovskite structure. The study concerned a comparison is made between four different cathode materials under identical conditions. The cathode types investigated LV3SF (La0.57V0.03Sr0.4FeO3-δ), LG10SC (La0.5Gd0.1Sr0.4CoO3-δ), LV05SM (La0.595V0.005Sr0.4MnO3-δ) and LV05SC (La0.595V0.005Sr0.4CoO3-δ) were successfully synthesized by sol-gel process and are characterized with XRD (X-Ray Diffraction) and XPS (X-Ray Photoelectron Spectrosopy). For electrical conductivity measurements, four-probe conductivity method was performed. Also for the electrochemical characterization of the electrodes impedance measurements were completed. Of the four cathodes, the LV05SC on YSZ showed the highest are area specific resistance. The results for other cathode materials were in good agreement with literature.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of transition metal doped (V, Cr, Mn AND Co) catio3 as proton conductive perovskite materials for solid oxide fuel cell
Katı oksit yakıt hücleri için proton iletken perovskit olarak geçiş metalleri katkılı (V, Cr, Mn VE Co) catio3'ün sentez ve karakterizasyonu
FURKAN ERGENÇ
- Tungsten oksit ve katkılı tungsten oksit ince filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of tungsten oxide and doped tungsten oxide thin films
ESRA ÖZKAN ZAYİM
Doktora
Türkçe
2002
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA Z. TEPEHAN
- MAX FAZI (Ti-Si-C VE Ti-Al-C) hammaddelerinin sol-jel yöntemi ile sentezlenmesi, max fazı ile güçlendirilmiş biyoinert seramiklerin üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis of max phase MAX FAZI (Ti-Si-C VE Ti-Al-C) raw materials by solgel method, production and characterisation of bioinert ceramics reinforced with max phase
GİZEM ÖZGE KAYAN
Doktora
Türkçe
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İPEK AKIN KARADAYI
- Electric and magneto-transport properties of magnetic and superconductive iron pnictide and skutterudite compounds
Magnetik ve süperiletken demir pniktid ve skutterudit bileşiklerinin elektrik ve magneto-transport özellikleri
MURAT SERTKOL
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILDIRHAN ÖNER
- Tekstil atıksularındaki boyar maddelerin fotokatalitik oksidasyon ile giderimi için zno bazlı katalizörlerin geliştirilmesi
Development of zno based catalysts for photocatalytic degradation of dyes in textile wastewater
BEYZA DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
PROF. DR. ŞEYMA AYDINOĞLU