Ce ve Mo katkılı seramik CaMnO3 malzemesinin termoelektrik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of thermoelectric properties of ce and mo doped ceramic CaMn3 material
- Tez No: 967773
- Danışmanlar: PROF. DR. BEKİR ÖZÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, CaMnO₃ tabanlı perovskit yapıdaki malzemelere Ce ve Mo katkısı yapılarak, katkı oranlarının termoelektrik özellikler üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ca1-xCexMn1₋yMoyO₃ (x = 0.01, y = 0.01, 0.03, 0.05, 0.10) bileşikleri klasik katı hal tepkime yöntemi ile sentezlenmiş ve farklı katkı oranlarının yapısal, mikro yapısal ve termoelektrik özelliklerine etkileri sistematik olarak incelenmiştir. Yapısal karakterizasyon X-ışını kırınım (XRD) tekniği ile gerçekleştirilmiş olup, elde edilen desenler tüm örneklerin tek fazlı ve ortorombik perovskit yapısını koruduğunu ortaya koymuştur. Mikro yapı analizleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmış ve tane boyutlarının Mo katkısıyla daha homojen bir dağılım gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca, SEM görüntüleri üzerinden elde edilen histogramlar, katkı miktarına bağlı olarak mikroyapıda oluşan değişimleri desteklemiştir. Termoelektrik özellikleri, sıcaklığa bağlı olarak ölçülen Seebeck katsayısı (S), elektriksel özdirenç (ρ) ve bunlardan hesaplanan güç faktörü (PF) değeri ile değerlendirilmiştir. Sonuçlar, uygun katkı oranlarında Ce ve Mo elementlerinin malzemenin termoelektrik performansını olumlu yönde etkilediğini ve taşıyıcı yoğunluğu ile yapı düzenini dengeleyerek güç faktörünü artırdığını göstermiştir. Özellikle Mo katkısının elektron taşıyıcılığına katkı sağlayarak özdirenci azalttığı ve yüksek sıcaklık performansını iyileştirdiği gözlenmiştir. Son olarak optimum termoelektrik özellikler sergileyen Ca₀.₉₉Ce₀.₀₁Mn₀.₉₉Mo₀.₀₁O₃ (n-tipi) bileşimi, p-tipi Ca2.93Sr0.07Co4O9 malzemesiyle birleştirilerek yüksek sıcaklık uygulamaları için bir termoelektrik modül üretilmiştir. 17 p-n çifti ve 50 × 50 mm² yüzey alanına sahip modül, 900 ºC'de 0.045 W maksimum güç üreterek W/m² güç yoğunluğu ve 358 ºC iç sıcaklık farkı (ΔT) sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of Ce and Mo co-doping on the thermoelectric properties of CaMnO₃-based perovskite-type oxides were investigated. The compounds Ca₁₋ₓCeₓMn₁₋ᵧMoᵧO₃ (x = 0.01, y = 0.01, 0.03, 0.05, 0.10) were synthesized via the conventional solid-state reaction method, and the impact of doping on structural, microstructural, and transport properties was systematically examined. Structural characterization was carried out using X-ray diffraction (XRD), and the results confirmed that all samples exhibited a single-phase orthorhombic perovskite structure. Microstructural analyses were performed using scanning electron microscopy (SEM), which revealed that Mo doping led to a more homogeneous grain size distribution. The histograms derived from SEM images further supported the structural evolution with increasing dopant content. Thermoelectric measurements were conducted in a wide temperature range, and key parameters such as Seebeck coefficient (S), electrical resistivity (ρ), and power factor (PF) were obtained. The results showed that Ce and Mo doping significantly enhanced the thermoelectric performance of CaMnO₃ by improving the charge carrier concentration and optimizing the crystal structure. Particularly, Mo doping contributed to a reduction in resistivity and improved the high-temperature performance due to its electron-donating nature. Finally, a thermoelectric module for high-temperature applications was fabricated by combining the Ca₀.₉₉Ce₀.₀₁Mn₀.₉₉Mo₀.₀₁O₃ (n-type) composition, which exhibited optimum thermoelectric properties, with the p-type counterpart Ca₂.₉₃Sr₀.₀₇Co₄O₉. The module, consisting of 17 p-n pairs and a surface area of 50 × 50 mm², generated a maximum power of 0.045 W at 900 ºC, corresponding to a power density of W/m² and an internal temperature difference (ΔT) of 358 ºC.
Benzer Tezler
- Kılıçlı (Şile-İstanbul) killerinin jeokimyasal mineralojik ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi
The investigation of the chemical, mineralogical and physical properties of Kılıçlı clay deposits
SERPİL GÜL YILMAZ
- Alumina ve silisyum karbürün mukavemet özellikleri üzerine üretim şartları ve bileşimin etkisi
The effect of composition and manufacturing methods on the strength properties of silicon carbide
İSMAİL YILDIRIM
Doktora
Türkçe
2003
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALAEDDİN ARPACI
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemi ile B4C üretiminde katalizörlerin etkilerinin araştırılması
The investigation of effects of catalysts on the production of B4C via self propagating high temperature synthesis
HASAN ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Nadir element katkılı seramik malzemenin sol-jel daldırma yöntemiyle cam üzerine kaplanmasının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
V.HİLMİ AKINCI
- Tokat-Reşadiye bölgesi bentonitinin duvar karosu bünyelerinde kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigations of the applicability of Tokat-Reşadiye region bentonites in wall tile bodies
BÜŞRA ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NECİP ÜNLÜ