Katı oksit yakıt hücreleri için bizmut tabanlı yeni tip kompozitelektrolitlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of new type of bismuth-basedcomposite electrolytes for solid oxide fuel cells
- Tez No: 925654
- Danışmanlar: PROF. DR. NADİR DİZGE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Mevcut yakıt pilleri arasında, Katı Oksit Yakıt Hücresi (KOYH), yüksek enerji dönüşüm verimliliği, farklı yakıt seçenekleri, temiz ve sessiz çalışma gibi avantajlarından dolayı son zamanlarda büyük ilgi görmekte ve güncelliğini korumaktadır. KOYH'lerini diğer yakıt pillerinden ayıran ve onları farklı bir kategoriye yerleştiren en önemli özellik, yüksek çalışma sıcaklıklarıdır. Saf Bi2O3'ün altı kristalografik fazı vardır. Bu fazlardan biri de yüzey merkezli kübik (δ) fazdır. δ-Bi2O3 fazının elektriksel iletkenlik özelliği diğer fazlardan çok daha yüksektir. Bu durum KOYH için aranan bir özelliktir. KOYH'nde kullanılan bu O2 - iyonu iletkenliğine sahip elektrolitleri karbonat ile kompozit halde çalışarak ek iletkenlikler kazandırmak da mümkündür. Bu ek kazanımlar, malzemeyi iletkenlik seviyesinde ileri taşıyan, CO3 2- , OH- iletkenliklerinin yanı sıra, bizmutun morfolojik ve kararlılık özelliklerinin gelişmesi gibi ek kazanımlardır. Bu çalışmada, Pechini yöntemi ile KOYH'de katı elektrolit malzemesi olarak kullanılan Bi2O3 bileşiğine lantanit grubu elementlerinden Yb2O3 ve Er2O3 oksitleri (Er2O3)x(Yb2O3)y(Bi2O3)1-x-y (x=0,08 ve 0,12) (y=0,10 ve 0,30) sitokiyometrik aralığında katkılanarak, Karbonat faz ( Sodyum Karbonat, Potasyum Karbonat ) ile belli yüzdece ve kütlece oranlarda, kompozit malzeme olarak çalışılmıştır. Sinterleme sıcaklığı 700 OC olarak çalışılmış malzemelerin, yapısal karakterizasyonları ise X-ışını kırınım yöntemi kullanılarak gerçekleştirmiştir. Bununla birlikte numunelerin termal kararlılıkları Diferansiyel Termal Analiz ile test edildi. Tablet haline getirilen numunelerin yüzey analizleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile yapılmış ve örneklerin gözenekliliği kıyaslanmıştır. Çalışmanın sonunda, 700 OC'nin Pechini yönteminde Yb ve Er'un katkılama sıcaklıkları için yeterli olduğu, ve yine 700 OC'de 6 saat sinterlemenin karbonat takviyeli Bizmut Oksit için ideal olduğu saptanmıştır. Yüzdece 1:1 Mol Oranlı Karbonat / Bizmut Kompozitinin, değişken çalışılmış yüzdece mol oranlarının kompozitler için değiştiği gruplardan daha yüksek iletkenliğe sahip olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Among the existing fuel cells, the Solid Oxide Fuel Cell has recently attracted great attention and remains up to date due to its high energy conversion efficiency, different fuel options, clean and quiet operation. The most important feature that distinguishes SOFCs from other fuel cells and puts them in a different category is their high operating temperatures. Pure Bi2O3 has six crystallographic phases. One of these phases is the face-centered cubic (δ) phase. The electrical conductivity of the δ- Bi2O3 phase is much higher than other phases. This is a sought-after feature for SOFC. It is also possible to obtain permanent additional conductivities in the composite form of electrolytes with this O2-ion conductivity used in SOFC. This means that the additional conductivities of CO3 2-, OH- that come when working with carbonate composites also carry the vibrations at the conductivity level of the material. In this study, Yb2O3 and Er2O3 oxides (Er2O3)x(Yb2O3)y(Bi2O3)1-x-y (x=0.08 and 0.12) ( y=0.10 and 0.30) and its composite with Carbonate phase (Sodium Carbonate, Potassium Carbonate) in certain percentages and mass ratios were studied. Sintering temperatures were carried out for 700 OC. Their structural characterization was carried out using the X-ray diffraction method. Additionally, the thermal stability of the samples was tested by Differential Thermal Analysis. Surface analysis of the tableted samples was performed using a Scanning Electron Microscope and the porosity of the samples was compared. At the end of the study, it was determined that 700 OC was sufficient for the doping temperatures of Yb and Er in the Pechini method, and sintering at 700 OC for 6 hours was ideal for carbonate-reinforced Bismuth Oxide. Carbonate - Bismuth Composite with 1:1 Mole Ratio was found to have higher conductivity than groups where variable percent mole ratios varied for phases.
Benzer Tezler
- Development of Bi2O3 based-electrolytes for low-temperature SOFC applications
Düşük sıcaklıkta çalışan katı oksit yakıt hücreleri için Bi2O3 tabanlı elektrolitlerin geliştirilmesi
YAVUZ SELİM AYHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİGÜL BÜYÜKAKSOY
- Europium oksit ve seriyum dioksit katkılı bizmut oksit polimorflarının yapısal ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the structural and electrical properties of europium oxide and cerium dioxide doped bismuth oxide polymorphous
YASEMİN MERİÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiNiğde ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ARI
PROF. DR. REFİK KAYALI
- Fabrication and characterization of bismuth oxide-based bilayer electrolytes for solid oxide fuel cells
Katı oksit yakıt hücreleri için bizmut oksit temelli çift katmanlı elektrolitlerin üretimi ve karakterizasyonu
BATUHAN BAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİGÜL BÜYÜKAKSOY
- Katı oksit yakıt hücreleri için bizmut oksit içeren kompozit elektrolitlerin üretilmesi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of bismuth oxide containing composite electrolytes for solid oxide fuel cells
SELMA NUR BÜYÜKGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİGÜL BÜYÜKAKSOY
- Katı oksit yakıt hücreleri için tantalyum penta oksit (TA2O5) ve vanadyum penta oksit (V2O5) katkılı sızdırmazlık camı kompozisyonlarının geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of sealing glass compositions with tantalum penta oxide (TA2O5) and vanadium penta oxide (V2O5) additives for solid oxide fuel cells
KÜBRANUR ÇATALBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN TAMSÜ SELLİ