Geri Dön

Anot destekli YSZ/NiO-YSZ katı oksit yakıt hücrelerinin soğuk sinterleme ile üretilmesi

Production of anode supported YSZ/NiO-YSZ solid oxide fuel cells by cold sintering

  1. Tez No: 689343
  2. Yazar: TUĞÇE UCUN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN YILMAZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 96

Özet

Bu tez çalışmasında, elektrolit olarak Zr0.84Y0.16O2 (YSZ) kullanılan anot destekli katı oksit yakıt hücrelerinin (KOYH) soğuk sinterleme tekniği ile üretimi araştırılmıştır. Soğuk sinterleme prosesi, konvansiyonel sinterlemeye göre enerji maliyeti, proses basitliği, ekipman gereksinimi gibi avantajlarının yanı sıra, düşük sıcaklık ve kısa süre sayesinde nano yapılı seramiklerin eldesine olanak sağlar. Soğuk sinterleme ile üretilen numuneler fiziksel ve kimyasal özelliklerini geliştirmek adına bilinenden çok daha düşük sıcaklıklarda ikincil bir ısıl işleme (ikincil sinterleme) tabii tutulmuştur. Soğuk sinterlenecek tozlar, belirlenen miktarlarda bir kalıp içine doldurularak 450 MPa'a kadar basınç altında 150-200°C sıcaklıklarda 1, 5 ve 12 saat boyunca preslenmiştir. Sonrasında, genellikle 1400-1500°C gibi yüksek sıcaklıklarda sinterlenen seramiklerin soğuk sinterlemeyi takiben ikincil bir sinterleme ile sırasıyla 1190, 1200 ve 1225°C sıcaklıklarda sinterlenebilirliği araştırılmıştır. KOYH'ların geleneksel yöntemlerle yüksek sıcaklıklarda sinterlenmesi, elektrokatalizör-iyonik iletken kompozit anotlarında tane büyümesine ve dolayısıyla kısa üçlü faz sınırına yol açarak düşük performansa sebebiyet verirken aynı zamanda maliyeti de arttırır. Soğuk sinterleme ile bilineneden çok daha düşük sıcaklıklarda yüksek yoğunluklara ulaşmak mümkün olmuştur. Bu tez çalışmasının en orijinal tarafı, YSZ elektrolit ve NiO-YSZ anot katmanlarının soğuk sinterleme ile birlikte üretilebilirliğinin ilk defa araştırılmasıdır. İki katmanın çekme uyumsuzlukları, çatlak, arayüz ayrışması, bükülme, uyumlanmış yoğunluk değerleri gibi etkileri incelenip bu numunelerin KOYH uygulamaları için uygunluğu araştırılmıştır. Soğuk sinterleme ile yoğunlaştırılan KOYH'ların mikroyapısal, elektriksel ve elektrokimyasal özellikleri karakterize edilmiştir. KOYH'ların soğuk sinterleme ile üretilecek olması, maliyetlerinin düşürülmesini sağlayacak ve ticari olarak üretilmesine katkıda bulunabilecektir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, the production of anode supported solid oxide fuel cells (SOFC) using Zr0.84Y0.16O2 (YSZ) as electrolyte by cold sintering process was investigated. Cold sintering process provides advantages in terms of energy cost, process simplicity, equipment requirement as compared to conventional sintering. Also, it allows producing of nano-structured ceramics thanks to low sintering temperatures and short duration. Cold sintered ceramics were subjected to a secondary sintering in order to improve their physical and chemical properties. To be cold sintered powders were fed into a steel die in specified amounts and uniaxially pressed at pressures up to 450 MPa, at temperatures between 150 and 200°C for 1, 5 and 12 hours. Following the cold sintering process, YSZ electrolytes, that are normally sintered at high temperatures such as 1400-1500°C, were sintered at lower temperatures namely at 1190, 1200 and 1225°C. Sintering of SOFCs at high temperatures in conventional furnaces results in grain growth in electrocatalyst-ionic conductive composite anodes and degrades its performance due to decreased triple phase boundaries and also increases the cost of production. The novelty of this study is that NiO-YSZ anode supported YSZ electrolyte SOFCs were produced via cold sintering process and electrically characterized for the first time. Effect of shrinkage mismatch, crack formation, delamination and densification between the layers was investigated of the bilayers. The microstructural, electrical and electrochemical characterization of SOFC components have been carried out. Production of SOFCs by cold sintering method could provide process simplicity, reduced costs and contribute to their commercial production.

Benzer Tezler

  1. Redox behaviour of plasma sprayed metal supported sofc

    Termal plazma spray tekniği ile üretilen metal destekli katı oksit yakıt hücrelerinin redoks davranışı

    ESRA KUNT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Yenilenebilir Enerji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NESRİN ALTINSOY

    DOÇ. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ

  2. Anot destekli mikro boru tipi katı oksit yakıt hücrelerine daldırarak kaplama yöntemiyle elektrolit ve katot kaplanması

    Electrolyte and cathode coating on anode supported micro tubular solid oxide fuel cells via dip coating method

    RECEP AKDENİZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    EnerjiGebze Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. ALİ MURAT SOYDAN

  3. Fabrication and performance evaluation of anode-supported planar solid oxide fuel cells via tapecasting and co-sintering technique

    Anot destekli düzlemsel katı oksit yakıt hücrelerinin şerit döküm ve sinterleme tekniği ile üretimi ve performans değerlendirmesi

    AYŞENUR ESLEM KISA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    EnerjiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OKTAY DEMİRCAN

  4. Development of redox tolerant solid oxide fuel cells

    Redoks töleranslı katı oksit yakıt pili geliştirilmesi

    BORA TİMURKUTLUK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Makine MühendisliğiNiğde Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MAHMUT DURSUN MAT

  5. Orta ve düşük sıcaklıklarda çalışan çift tabaka elektrolitli katı oksit yakıt hücrelerinin geliştirilmesi

    Development of dual-layer electrolyte solid oxide fuel cells operating at intermediate and low temperatures

    OSMAN YAĞIZ AKDUMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiGebze Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ MURAT SOYDAN