Sıvı metal yakıtlı piller için aday elektrolitlerin moleküler dinamik simülasyon yöntemi ile incelenmesi
Investigation of candidates electrolytes for liquid metal batteries from molecular dynamics simulation
- Tez No: 754888
- Danışmanlar: PROF. DR. ÇETİN TAŞSEVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Moleküler Dinamik Simülasyon, sıvı metal piller, magnezyum piniktidler, magnezyum nitrür, magnezyum fosfit, Magnezyum, Magnezyum alaşımları, Moleküler dinamik benzetimi, Sıvı metaller, Molecular Dynamics Simulation, liquid metal batteries, magnesium pnictides, magnesium nitride, magnesium phosphide, Magnesium, Magnesium alloys, Molecular dynamic simulation, Liquid metals
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fosil yakıtlara alternatif olan güneş ve rüzgar enerjisinin yanı sıra, enerji depolama, küresel enerji sorununa etkin çözümler aranmasında kilit rol oynamaktadır. Bilindiği gibi günümüzde lityum iyon piller bu alanda birçok yeni teknolojinin doğmasına yol açmıştır. Ancak yine de kısa ömür, aşırı ısınma ve verimlilik gibi çözülmesi gereken önemli sorunlar vardır. Son zamanlarda geliştirilen sıvı metal pil (LMB) teknolojisi, geleneksel Li-ion pillere alternatif arayışında umut verici bir çözüm gibi görünmektedir. Sıvı metal piller (LMBs), elektrot katmanları olarak magnezyum ve antimonun karışmaz sıvı hallerini ve orta katmanda iyonik olarak iletken elektrolit olarak erimiş tuzu içerir. Düşük termal iletkenliğe sahip yüksek performanslı bir termoelektrik malzeme olarak potansiyel teknolojik ve endüstriyel uygulamaları nedeniyle Magnezyum pniktidler Mg_3 X_2 (X=N,P,As,Sb,Bi), sıvı metal pillerin bir bileşeni olarak potansiyel adaylar olabilir. Teknolojik ve endüstriyel önemlerine rağmen, magnezyum piniktidlerin temel özellikleri literatürde çok az çalışılmıştır. Bu tez çalışmasında, Magnezyum nitrür Mg_3 N_2 ve Magnezyum fosfit Mg_3 P_2'nin yapısal, termal ve iyonik taşınım özelliklerini geniş bir sıcaklık aralığında katı ve sıvı fazda klasik bilgisayar simülasyon yöntemi ile sistematik olarak araştırdık. Bunu yapmak için, ilk önce katı ve sıvı fazlarda interiyonik etkileşimleri modellemede her sistem için yeni yarı deneysel potansiyel geliştirdik. Bu çalışma, malzemelerin katı ve sıvı formlarına dayalı uygulamalar alanında fonksiyonel malzemelerin araştırılmasında termofiziksel özelliklerin ayarlanması için faydalı olacaktır. Ayrıca sonuçlar, yapısal, termal ve iyonik difüzyon hakkındaki bilgilerimizi genişletirken, gelecekte yapılacak teorik çalışmalar için yeni, geliştirilmiş çift etkileşim potansiyeli sağlar. Yakın gelecekte bu malzemelerin termal iletkenliğini çalışmayı ve magnezyum pniktidleri kullanarak pil simülasyonu yapmayı planlamaktayız.
Özet (Çeviri)
Beside the solar and wind-power as being alternatives to the fossil fuels, the energy storage plays the key role in searching for effective solutions to the global energy problem. As is known, today lithium-ion batteries have led to many new technologies in this field. However, there are still important issues to be resolved such as short lifetimes, overheating and efficiency. Recently developed liquid metal battery (LMB) technology seems to be a promising solution in searching for alternatives to traditional Li-ion batteries. A LMB contains immiscible liquid states of magnesium and antimony as electrode layers, and molten salt as the ionically conductive electrolyte in the middle layer. Due to their potential technological and industrial applications as a high-performance thermoelectric material with a low thermal conductivity Magnesium pnictides Mg_3 X_2 (X=N,P,As,Sb,Bi) could be potential candidates as a component of liquid metal batteries. Notwithstanding their technological and industrial importance, the fundamental properties of magnesium pnictides are barely studied in literature. In this thesis, we have systematically investigated the structural, thermal and ionic transport properties of Magnesium nitride (Mg_3 N_2) and Magnesium phosphite (Mg_3 P_2) within a wide range of temperature at solid and liquid phase by means of classical computer simulation method. To do so, we have first developed new semi-empirical potential for each system to model the interionic interactions at solid and liquid phases. The present work will be beneficial in order to adjust the thermophysical properties in searching functional materials in the area of applications based on solid and liquid forms of the materials. Furthermore, the results extend our knowledge on the structural, thermal and ionic diffusion, and provides a newly developed pairwise potential for the future theoretical studies. In the near future, we plan to study the thermal conductivity of these materials and simulate batteries using magnesium pnictides.
Benzer Tezler
- Tam elektrikli araçlarda pil yangınları ve etkin söndürme sistemlerinin incelenmesi
An investigation of battery fires in fully electric vehicles and effective suppression systems
ONUR MAMMACIOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiYangın ve Yangın Güvenliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN COŞKUN
- Lityum iyon pillerin geri dönüşümünün incelenmesi
Investigation of lithium ion battery recycling
FİGEN ALGÜL
Doktora
Türkçe
2026
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALP
- Hibrit araçlarda meydana gelen yangınlar ve etkili söndürme sistemlerinin incelenmesi
An investigation into fires in hybrid vehicles and the assessment of effective fire suppression systems
CEMİL ÖZKALAY
Doktora
Türkçe
2025
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiYangın ve Yangın Güvenliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN SERHAD SOYHAN
- Sıvı yakıtlardan indolün giderilmesi için metal organik kafes yapılarından karbon bazlı adsorbanların türetilmesi
Derivation of carbon based adsorbents from metal organik frameworks to removal of indole from liquid fuels
ÇAĞLA BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
PROF. DR. ŞAHİKA SENA BAYAZİT
- Katı oksit yakıt pilleri için ejektör tasarımı ve geliştirilmesi
Ejector design and development for solid oxide fuel cells
UĞUR ÇATIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiNiğde ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YÜKSEL KAPLAN