Geri Dön

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

  1. Tez No: 851356
  2. Yazar: AYŞENUR ESLEM KISA
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. OKTAY DEMİRCAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 219

Özet

Katı oksit yakıt hücrelerine olan ilgi, esnek yakıt gazı kompozisyonunu verimli enerji üretimiyle birleştirme yeteneklerinden dolayı artmıştır. En önemli hedefler hücrelerin uzun vadeli dayanıklılığı ve performansını içerir. Bu üç kayıp mekanizması ile belirlenir: ohmik, polarizasyon ve aktivasyon kayıpları. Bugüne kadar, anot destekli hücrelerin daha fazla geliştirilmesi, bireysel kayıp süreçlerinin kökeninin ve bunların hücrenin iç direncine katkılarının tam olarak anlaşılmaması nedeniyle sekteye uğramıştır. Bu nedenle, bu tezin temel amacı anot destekli bir hücrede meydana gelen tüm polarizasyon süreçlerinin açık bir şekilde tanımlanması ve eşzamanlı fiziksel yorumlanmasıdır. Vanadyum ve Gadolinyum katkılı katot örnekleri (La0.595V0.005Sr0.4CoO3-∂ (LV05SC), La0.50Gd0.10Sr0.4CoO3-∂ (LG10SC), La0.57V0.03Sr0.4FeO3-∂ (LV3SF), La0.595V0.005Sr0.4MnO3-∂ (LV05SM)) sol-gel yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Kristal yapısı ve elemental analizleri XRD ve XPS teknikleriyle araştırılmıştır. Anot destekli hücreler, şerit döküm yöntemi kullanılarak hazırlanmıştır. Hem YSZ (Yttria ile stabilize edilmiş Zirkonyum) hem de GDC (Gadolinyum katkılı Seryum) farklı kombinasyonlarda elektrolit katmanı olarak kullanılmıştır. Sinterlenen hücrelerin yüzey ve kesit morfolojisi SEM analizi ile incelenmiştir. Elektrotların elektrokimyasal karakterizasyonu için Doğrusal Tarama Voltametresi (LSV) ve Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) yapıldı. Ölçülen empedansın analizi, eşdeğer devre modelinde seri olarak dört (RQ) devrenin kullanılması gerektirdi. Tek bir hücrenin genel direncine katkıda bulunan tüm kayıp süreçleri açıkça belirlendi. Çalışma koşulları değiştirilerek, Gevşeme Süresi Dağılımı (DRT) ayrıntılı analizi edilip en fazla altı kayıp süreci olduğu tespit edildi. Dört katot arasında, GDC (35 μm)/YSZ elektrolit malzemeleriyle üretilmiş LG10SC katodu, 415 mW/cm2 ile en yüksek performansı gösterdi. Yüksek elektrot performansı, daha iyi oksijen iyon iletkenliği ve katalitik aktivitesinden kaynaklanmaktadır.

Özet (Çeviri)

Interest in solid oxide fuel cells has increased due to their ability to combine flexible fuel gas composition with efficient energy production. The most important goals include the long-term durability and performance of the cells. This is determined by three loss mechanisms: ohmic, polarization and activation polarization losses. To date, further development of anode-supported cells has been hampered by an incomplete understanding of the origin of the individual loss processes and their contribution to the internal resistance of the cell. Therefore, the primary goal of this dissertation was the clear identification and simultaneous physical interpretation of all polarization processes occurring in an anode- supported cell. Vanadium and Gadolinium doped four cathode samples (La0.595V0.005Sr0.4CoO3-∂ (LV05SC), La0.50Gd0.10Sr0.4CoO3-∂ (LG10SC), La0.57V0.03Sr0.4FeO3- ∂ (LV3SF), La0.595V0.005Sr0.4MnO3-∂ (LV05SM)) were synthesized using sol-gel method. Their crystal structure and elemental analysis were investigated by XRD and XPS techniques. The anode-supported cells were prepared using tape-casting method. Both YSZ (Yttria-stabilized Zirconia) and GDC (Gadolinium-doped Ceria) were used as electrolyte layers in different combinations. The surface and cross-section morphology of the sintered cells were studied with SEM analysis. For electrochemical characterization of the electrodes, Linear Sweep Voltammetry (LSV) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) were performed. The analysis of the measured impedance required the use of four (RQ) circuits in series in the equivalent circuit model. All loss processes that contribute to the overall resistance of the individual cell were clearly identified. Up to six loss processes were identified by specifically analyzing the Distribution of Relaxation Time (DRT) while varying the operating conditions. Of the four cathodes, the LG10SC on GDC (35 μm)/YSZ showed the highest performance with 415 mW/cm2. The much higher electrode performance was clearly due to its much higher oxygen ion conductivity and high catalytic activity.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    830013

    Recovery of transition metals from orthodontic waste and designing composites as negative electrode active materials for lithium ion battery

    Ortodontik atıktan geçiş metallerinin geri kazanılması ve kompozitlerin lityum iyon pil için negatif elektrot aktif materyaller olarak tasarlanması

    MUHAMMAD HUMZA ASHRAF

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Medipol Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği ve Biyoenformatik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİLLUR DENİZ KARAHAN

  2. Tez No

    456914

    Synthesis of chitosan and titanium dioxide based plasmonic catalysts for the catalytic reduction of phenolic compounds

    Fenolik bileşiklerin katalitik olarak indirgenmesinde kullanılmak üzere kitosan ve titanyum dioksit destekli plazmonik katalizör sentezi

    GÖKÇE ERDEM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Kimya MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜLYA YAVUZ ERSAN

  3. Tez No

    631185

    Fabrication and characterization of SOI based photodetectors with graphene electrode

    Grafen elektrotlu SOI tabanlı fotodedektörlerin üretimi ve karakterizasyonu

    ALPER YANILMAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Fotonik Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEM ÇELEBİ

    PROF. DR. SİNAN BALCI

  4. Tez No

    19260

    3um N-kuyu CMOS teknolojisi ile test kırmığı tasarımı ve tranzistor eşik gerilimi ayarı

    Test chip design for 3 um N-well CMOS fabrication technology and threshold voltage adjustment

    ZEYNEP D. TOROS

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1991

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. DURAN LEBLEBİCİ

  5. Tez No

    885624

    Fabrication and characterization of a carbon fiber/ epoxy composite reflector antenna

    Karbon fiber/ epoksi kompozit reflektör anten imalatı ve karakterizasyonu

    SÜMEYYA YAZAN ÖZCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI

Geri Dön