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
- Tez No: 851356
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OKTAY DEMİRCAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Serigrafik baskı ile LFP lityum-iyon batarya hücreleri: elektrot mürekkep formülasyonu ve performans incelemesi
Serigrafik baskı ile LFP lityum-iyon batarya hücreleri: Elektrot mürekkep formülasyonu ve performans incelemesi
SAMET USTA
Doktora
Türkçe
2026
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA
- Desıgn and development of bıoactıve quercetın-loaded plascaffold employıng 3D prıntıng for bone tıssueengıneerıng applıcatıons
Kemik doku mühendisliği uygulamaları için biyoaktifkuersetin yüklü pla iskelesinin 3B baskı ile tasarımı vegeliştirilmesi
MERT SÜGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İKİLEM GÖCEK
- 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
2023
Bilim ve Teknolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİLLUR DENİZ KARAHAN
- Lityum iyon sonrası batarya sistemleri için katı elektrolitlerin geliştirilmesi
Development of solid electrolytes for post-lithium-ion battery systems
MUSTAFA ÇELİK
Doktora
Türkçe
2026
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞRUL ÇETİNKAYA
- Kiriş ucu plastik mafsal bölgesindeki tam dayanımlı bulonlu kiriş ekinin kiriş-kolon birleşim davranışına etkisinin araştırılması
An investigation of the effect of fully restrained bolted splice connection within the plastic hinge zone at a beam end on the behavior of beam-to-column connection
KUTAY KUTSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER