CaO ve Fe2O3 katkılı ZrO2 seramiklerinin katı oksit hücre elektroliti uygulaması için incelenmesi
Investigation of CaO and Fe2O3 doped ZrO2 ceramics for solid oxide cell electrolyte application
- Tez No: 889778
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİGÜL BÜYÜKAKSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
Katı oksit yakıt hücreleri (KOYH'lar) küresel ısınma probleminin çözümüne yenilenebilir enerji teknolojilerini tamamlayıcı bir rol üstlenerek katkıda bulunabilecek cihazlardır. KOYH sistemlerinde su buharından elektrokimyasal yolla elde edilen hidrojen ve oksijen gazlarından yüksek verimle (%80'e varan) elektrik elde edilmesi mümkündür. Hidrojen gazı ve elektrik elde edilmesi, KOYH'ların sırasıyla elektroliz ve yakıt hücresi modlarında çalışmasıyla elektrokimyasal olarak gerçekleşir. Katı oksit yakıt hücreleri, oksijen iyonu ileten seramik membran temelli enerji dönüşüm teknolojileridir. Geleneksel olarak katı oksit yakıt hücrelerinde bolca oksijen boşluğu barındıran, yüksek iyonik iletkenlik ve KOYH çalışma koşullarında kimyasal kararlılık gösteren Y2O3 katkılı ZrO2 (YSZ) kullanılmaktadır. Bu malzemede Y2O3 katkısı, hem ZrO2'yi yüksek iyonik iletkenlik gösteren kübik fluorit fazda kararlı hale getirme hem de oksijen boşluğu yaratma görevi görmektedir. Ancak, itriyum (Y) yüksek tedarik riski olan bir elementtir. Bu nedenle hem faz kararlılığı hem de yüksek iyonik iletkenlik sağlayan ve daha düşük tedarik riski olan elementlerin kullanımı sürdürülebilir KOYH'lar elde etmek için önemlidir. Literatürde şimdiye kadar ZrO2'nin Y2O3 dışında CaO ile kübik fazda kararlılaştırılabildiği tespit edilmiştir fakat Fe2O3 ve CaO metal oksitlerinin birlikte ZrO2'ye katkılanması hiç çalışılmamıştır. Bu tez kapsamında farklı miktarlarda CaO ve Fe2O3 katkılı ZrO2 tozları Pechini yöntemiyle sentezlenecektir. Daha sonra kuru presle şekillendirilerek pelet haline getirilecek ve %90'ın üzerinde yoğunluğa ulaşana kadar sinterlenecektir. Üretilen elektrolit malzemelerin kristal yapı analizi için X-ışınları kırınımı (XRD), mikroyapı incelemesi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve elektriksel iletkenliğini belirlemek için empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleri kullanılacaktır. Elde edilecek sonuçlar, daha sürdürülebilir malzemelerle KOYH elektrolitlerinin üretilmesine yardımcı olacaktır ve aynı zamanda KOYH'ların ticarileşmesine katkıda bulunarak yenilenebilir enerji teknolojilerinin kullanılabilirliğini arttıracaktır.
Özet (Çeviri)
global warming problem by playing a complementary role with renewable energy technologies. In SOFCs systems, it is possible to produce electricity with high efficiency (up to 80%) from hydrogen and oxygen gases obtained electrochemically from water vapor. Hydrogen gas and electricity are produced electrochemically by operating the SOFCs in electrolysis and fuel cell modes, respectively. Solid oxide fuel cells are energy conversion technologies based on oxygen ion conducting ceramic membranes. Conventionally Y2O3 doped ZrO2 (YSZ) is used in solid oxide fuel cells, as it contains abundant oxygen vacancies, has high ionic conductivity and chemical stability under SOFCs operating conditions. In this material, the Y2O3 additive serves to both stabilize ZrO2 in the cubic fluorite phase, which exhibits high ionic conductivity, and to create oxygen vacancies. However, yttrium (Y) is an element with a high supply risk. Therefore the use of elements that provide both phase stability and high ionic conductivity and have a lower supply risk is important for obtaining sustainable SOFCs. In the literature, it has been previously determined that ZrO2 can be stabilized in the cubic phase with CaO other than Y2O3, but the doping of ZrO2 with both Fe2O3 and CaO never been studied. Within the scope of this thesis, ZrO2 powders with different amounts of CaO and Fe2O3 additives will be synthesized by the Pechini method. They will then be shaped by a dry press, turned into pellets and sintered until they reach a density of over %90. The crystal structure of the produced materials will be analyzed by X-ray diffraction and the microstructure of them will be determined by scanning electron microscopy. The electrical conductivity of the electrolytes will be determined by impedance spectroscopy. The results to be obtained will help produce SOFCs electrolytes with more sustainable materials and will also increase the availability of renewable energy technologies by contributing to the commercialization of SOFCs.
Benzer Tezler
- Otlukbeli ve Keşiş Dağları arasındaki sahanın litolojik yapı ve araziden yararlanma ilişkisinin Google Earth Engine ve XRF analizi ile değerlendirilmesi
Evaluation of the lithological structure and land use relationship in the area between Otlukbeli and Keşiş Mountains using Google Earth Engine and XRF analysis
ONUR ATABAY
- Kuzeybatı Trakya'da (Lalapaşa-Pınarhisar) İslambeyli formasyonu'nun ve bentonit oluşumlarının jeolojisi, mineralojisi, jeokimyası ve teknolojik özellikleri
The geology, mineralogy, geochemistry and technological properties of İslambeyli formation and bentonite occurences in Northwest Thrace basin (Lalapaşa-Pınarhisar)
BALA EKİNCİ ŞANS
Doktora
Türkçe
2018
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP FAHRİ ESENLİ
- Utilization of fly ash from fluidized bed combustion of a Turkish lignite in production of blended cements
Bir Türk linyitinin akışkan yatakta yanmasıyla üretilen uçucu külün katkılı çimento üretiminde kullanımı
MEHMET KÜRKÇÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN SELÇUK
PROF. DR. MUSTAFA TOKYAY
- Esendal (Yusufeli-Artvin) köyü çevresinin jeolojik özellikleri ve maden yatakları
Geological properties and ore deposits of the environment of the Esendal (Yusufeli̇-Artvin) village
ALPER DÜLGER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeoloji MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FETULLAH ARIK
- Portland kompoze çimento ile aynı dayanım sınıfındaki çimentolarla üretilen harç ve betonlarda geçirgenlik ve diğer özelliklerinin araştırılması
Research on porosity and other properties of concrete and cement mortars prepared by using portland cement and portland composite cement which is at the same compressive strength class
TEOMAN SELÇUK KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İnşaat MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HÜSEYİN TEMİZ