Cold sintering of sm doped ceria - sodium carbonate nanocomposite electrolytes for sofc applications
Koyh uygulamaları için sm katkılı seryum – sodyum karbonat nanokompozit elektrolitlerin soğuk sinterlenmesi
- Tez No: 915699
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN YILMAZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Seramik Mühendisliği, Science and Technology, Ceramic Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, Katı Oksit Yakıt Hücreleri (SOFC) için yenilikçi elektrolit malzemelerin Soğuk Sinterleme Prosesi (CSP) aracılığıyla geliştirilmesini araştırmaktadır. Geleneksel üretim yöntemlerinden kaynaklanan düşük yoğunluk, sodyum karbonatın dekompozisyonu ve tane kabalaşması gibi problemlere çözüm getirmeyi amaçlayan çalışmada, farklı oranlarda Na₂CO₃ içeren serya (CeO2) bazlı nanokompozit elektrolitler üzerine odaklanılmıştır. Düşük sıcaklıklarda çalışan CSP tekniği, iletkenlik açısından kritik olan nano ölçekli yapıyı korurken yüksek yoğunluk elde etmeyi hedeflemektedir. Samaryum katkılı serya (SDC)-Na₂CO₃ nanokompozitlerin CSP ile yoğunlaştırılması ayrıntılı şekilde sunulmuştur. Deneysel sonuçlar, CSP yönteminin 200 °C altındaki sıcaklıklarda ≥% 97 kısmi yoğunluklara ulaşarak geleneksel sinterleme yöntemlerini önemli ölçüde geride bıraktığını göstermektedir. Karbonat miktarı ile farklı çözücülerin (saf su ve etilen glikol) mikro yapısal ve elektriksel özellikler üzerindeki etkisi sistematik olarak araştırılmıştır. Nemlendirme yöntemi ve karbonat konsantrasyonunun hem yoğunluk hem de iletkenlik üzerinde belirleyici olduğu bulunmuştur. Ağırlıkça % 20 karbonat içeriğine sahip elektrolitler, katot/elektrolit/katot yarım hücre konfigürasyonunda test edilerek 600 °C'de 68 mS/cm seviyesinde iyonik iletkenlik göstermiştir. İndirgen atmosfer (H₂) altında bu değer 0.13 S/cm'ye kadar yükselmiştir. Ayrıca, anot, elektrolit ve katot katmanlarının CSP yoluyla tek adımda üretildiği KOYH hücrelerinin üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Yapılan tam hücre testleri 534 mW/cm²'lik bir güç yoğunluğu elde edildiğini ortaya koymuştur. Çalışmada ayrıca, seramik-karbonat arayüzünde oluştuğu varsayılan süperiyonik iletim yolunun varlığı araştırılmıştır. Ancak bu süperiyonik iletim mekanizmasına dair doğrudan deneysel bir kanıt elde edilememiş olup, daha ileri çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the development of innovative electrolyte materials for Solid Oxide Fuel Cells (SOFCs) through the Cold Sintering Process (CSP). The study aims to address challenges associated with conventional fabrication methods, such as low densification, sodium carbonate decomposition, and grain coarsening, by focusing on ceria-based nanocomposite electrolytes containing varying amounts of Na₂CO₃. The CSP technique, which operates at low temperatures, aims to achieve high densification while preserving the nanoscale structure that is critical for ionic conductivity. The densification of samarium-doped ceria (SDC)-Na₂CO₃ nanocomposites via CSP is presented in detail. Experimental results demonstrate that the CSP method achieves relative densities of ≥97 % at temperatures below 200 °C, significantly outperforming conventional sintering techniques. The effects of carbonate content and different transient solvents (deionized water and ethylene glycol) on microstructural and electrical properties were systematically investigated. It was found that both the humidification method and carbonate concentration play a critical role in determining the densification and conductivity. Electrolytes with 20 %wt. carbonate content tested in a cathode/electrolyte/cathode half-cell configuration exhibited ionic conductivity of 68 mS/cm at 600 °C. Under a reducing atmosphere (H₂), this value further increased to 0.13 S/cm. Furthermore, single-step fabrication of full SOFC cells integrating the anode, electrolyte, and cathode layers via CSP was successfully achieved. Full-cell tests demonstrated a power density of 534 mW/cm². The study also explored the hypothesized superionic conduction pathway at the ceramic-carbonate interface. However, no direct experimental evidence of this superionic pathway could be obtained, indicating that further investigation is required.
Benzer Tezler
- 1,3-difenil-4,5-bis(hidroksiimino)-imidazolidin ve Ni(II), Cu(II), Pd(II), UO2(VI) komplekslerinin sentezi
Başlık çevirisi yok
VEFA AHSEN
Doktora
Türkçe
1984
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZER BEKAROĞLU
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
Doktora
Türkçe
1987
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜLTEKİN
- Çekirdeksiz kuru üzümde uygulanan politikanın Ege Bölgesinde üretim ve üretici açısından sonuçlarının değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
GÜVEN ÖZERİN
- Patateste farklı fizyolojik yaş dönemlerinin verim ve kalite özellikleri üzerine etkileri
Başlık çevirisi yok
F.SEVDA BİGALI
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
ZiraatEge ÜniversitesiBitki Islahı ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN BİRKAN YILDIRIM
- Isı değiştirgeç ağlarının optimum sentezi
Başlık çevirisi yok
SERAP CESUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BENO KURYEL
- Fasulye tohum böceği (Acanthoscelides obtectus say.col.bruchidae)'nın fasulye, nohut, börülce üzerindeki kısa biyolojisi ve farklı konukçularda yetişen bireylerin deltamethrin ve malathion'a olan hassasiyetleri üzeri...
An Investigation on the brief biology of the bejan weevil (Acanthoscelides obtectus say.col.bruchidae) and, on the susceptibility of the individuals reared on different hosts to deltamethrin and malathion
SEVİM OĞUZKAN