Polimerik çözelti yöntemi ile üretilmiş kompozit katı oksit yakıt hücresi katotlarında gözenek boyutu ve miktarının kontrolü
The control of the pore size and amount in composite solid oxide fuel cell cathodes fabricated by polymeric precursor method
- Tez No: 723916
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİGÜL BÜYÜKAKSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 51
Özet
Katı Oksit Yakıt Hücreleri (KOYHlar) kullandıkları yakıtın kimyasal enerjisini çevreye zarar veren herhangi bir yan ürün oluşturmaksızın ve yüksek verimlilikte (%80'e varan) doğrudan kullanabilir elektrik enerjisine dönüştüren aygıtlardır. KOYHların uzun süreli çalışmalarında yapılarında yüksek çalışma sıcaklıkları (800-1000 °C) ile doğrudan ilişkili olan bozulmalar görülmektedir. Düşük çalışma sıcaklıkları elektrotlarda meydana gelen elektrokimyasal reaksiyonların yavaşlamasına sebep olarak yüksek elektrot dirençlerine yol açacağı için düşük sıcaklıklarda herhangi bir bozunmaya uğramadan çalışabilen ve reaksiyonların gerçekleştiği uzun üçlü faz sınırlarına sahip elektrot malzemeleri üretilmelidir. KOYH elektrotları genellikle yüksek sıcaklıklar gerektiren tozların sinterlenmesi yöntemiyle üretilmektedir. Bu çalışmada yüksek üretim sıcaklığının beraberinde getirdiği mikroyapı kabalaşmasının (yani üçlü faz sınırlarının kısalması) önüne geçmek için etilen glikol temelli sıvı çözeltilerin kullanılmasına dayanan yenilikçi bir yöntem kullanılarak kompozit La0.8Sr0.2FeO3-Ce0.8Sm0.2O2 (LSF-SDC) katotları üretilmiştir. Yüksek sıcaklık gerektirmeyen ve tamamen sıvı formdaki çözeltiler sayesinde katyonların moleküler seviyede karışmasına olana sağlayan bu yöntem istenen nanokompozit yapının eldesini mümkün kılar. Üretilen ince film katotlarının mikroyapılarında rastgele ve kontrol edilemeyen bir gözeneklilik tespit edilmiştir. Mikroyapıda tespit edilen gözenekler reaksiyonların gerçekleştiği aktif alanların kaybedilmesine yol açabileceği için oluşum mekanizması iyi anlaşılmalıdır. Bu çalışmada mikroyapıda meydana gelen rastgele gözeneklerin oluşum mekanizması ve elektrokimyasal performans üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Üretilen ince film elektrotların kristalleşme davranışı x-ışını kırınımı (XRD) ve diferansiyel termal analiz-termogravimetrik analiz (DTA-TGA) kullanılarak araştırılmıştır. Katotların mikroyapı gelişimleri sırasıyla taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ile belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) are devices that convert the chemical energy of the fuel they use into directly usable energy with high efficiencies (up to 80%) without forming any by-products that harm the environment. Deteriorations are observed at the electrodes which are directly related to high SOFC operating temperatures (800-1000°C). Since low operating temperatures lead to slow electrochemical reactions at the electrodes and cause high electrode resistances, electrode materials that can operate without any degradation and have long triple phase boundaries should be fabricated. SOFC electrodes are generally fabricated by sintering powders that require high temperatures. In this study, composite (LSF-SDC) cathodes were fabricated using a novel fabrication method based on the use of ethylene glycol-based liquid solutions to prevent microstructure coarsening (i.e., shortening of the triple phase boundaries) caused by high fabrication temperature. This method, which does not require high temperatures and allows cations to mix at the molecular level makes it possible to obtain the desired nanocomposite structure. Random and uncontrollable porosity was detected in the microstructure of the fabricated thin film electrodes. The pore formation mechanisms should be well understood because the pores detected in the microstructure may lead to the loss of active sites where the electrochemical reactions take place. In present study, the formation mechanism of randomly dispersed pores and their effects on electrochemical performance were investigated. Crystallization behavior of thin film electrodes was investigated by X-ray diffraction (XRD) and differential thermal analysis-thermogravimetric analysis (DTA-TGA). Microstructural evolution and electrochemical performance of cathodes were determined by scanning electron microscopy (SEM) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), respectively.
Benzer Tezler
- Katı oksit yakıt hücreleri için nanokompozit katotların geliştirilmesi
Development of nanocomposite cathodes for solid oxide fuel cells
EMİNE AYCAN EKŞİOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİGÜL BÜYÜKAKSOY
- Katı iyonik oksit yakıt hücreleri için nanokompozit üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of nanocomposite for solid ionic oxide fuel cell
ŞENOL DURMUŞOĞLU
Doktora
Türkçe
2012
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AKDEMİR
PROF. DR. İBRAHİM USLU
- Grafen esaslı kompozit kaplamaların korozyon ve aşınma özellikleri
Corrosion and wear properties of graphene based composite coatings
KUBİLAY KILIÇÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
- Bakır/gümüş/çinko oksit (CuAg/ZnO) partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz yöntemiyle üretimi
Production of CuAg/ZnO nanocomposite particles by ultrasonic sprey pyrolysis
TOLGA ÇAKMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- A novel precursor for synthesis of zirconium tungstate and preliminary studies for nanofiber production
Yeni bir öncülle zirkonyum tungstat sentezi ve nanolif üretimi için ön çalışmalar
BERKER ÖZERCİYES
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. GÜNGÖR GÜNDÜZ
YRD. DOÇ. BORA MAVİŞ