Bazı perovskit tipi hidritlerin hidrojen depolama potansiyelinin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile araştırılması
Investigation of the hydrogen storage potential of certain perovskite – type hydrides via density functional theory
- Tez No: 992302
- Danışmanlar: PROF. DR. ÜLKÜ BAYHAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektronik özellikler, Hidrojen depolanması, Perovskitler, Örgü dinamiği, Electronic properties, Hydrogen storage, Perovskite, Lattice dynamics
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Küresel enerji talebindeki artış ve fosil yakıtların çevresel etkileri, yenilenebilir, sürdürülebilir ve temiz bir enerji taşıyıcısı olan hidrojene yönelik ilgiliyi arttırmıştır. Ancak, hidrojen enerjisi potansiyelinin pratik uygulamalara dönüştürülmesindeki başlıca engel hidrojenin güvenli ve yüksek yoğunlukta depolanmasıdır. Bu tez çalışmasında, katıhal hidrojen depolama ortamı olarak potansiyel gösteren perovskit tipindeki oksit (ABO3) (A = K, Rb, Cs; B = Al, Sb, Si, Sn), bunların sırası ile hidrit (ABH3), oksit – hidrit (veya oksihidrit) (ABO3Hx; x = 3, 6, 8) türevleri ve ikili perovskit tipi hidrit (M2NH6) (M = Mg, Ca, Sr, Ba; N = Co, Ni) kristal sistemlerinin fiziksel özellikleri ve gravimetrik hidrojen depolama performansları, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) ilkelerini esas alan ve düzlem – dalga baz setini kullanan VASP yazılım paketi değerlendirilmiştir. Analizlerde, elektron – iyon etkileşimleri için izdüşümsel arttırılmış dalga (PAW) yöntemi kullanılmış; değiş – tokuş – korelasyon enerjisi GGA tabanlı PBE fonksiyoneli ile temsil edilmiştir. Hesaplanan sistemlerin termodinamik kararlılıkları oluşum entalpileri üzerinden kritize edilmiş olup; mekanik ve örgü dinamik kararlılıkları sırası ile elastik sabitler ve fonon dispersiyon eğrileri incelenerek belirlenmiştir. Bulgular; ABO3 yapılarının sergilediği yüksek mekanik kararlılığın hidrojen için sağlam bir konakçı iskelet oluşturduğunu, ayrıca yüksek miktardaki hidrojen katkısının elektronik yapıyı değiştirebileceğini göstermiştir. ABH3 ve M2NH6 sistemlerinde hidrojenin bağlanma dokusunun, desorpsiyon sıcaklığı üzerinde belirleyici olduğu; durum yoğunluğu (DOS) ve net yük analizleri ile tespit edilmiştir. Sonuç olarak, bu çalışmada incelenen yapıların gravimetrik hidrojen depolama performansları ve kararlılık limitleri teorik olarak değerlendirilmiş olup; bu sistemlerin, hidrojen depolama uygulamalarında kayda değer adaylar olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The increase in global energy demand and the environmental impacts of fossil fuels have stimulated interest in hydrogen as a renewable, sustainable, and clean energy carrier. However, the primary obstacle to the practical realization of hydrogen energy potential is the challenge of its safe and high-density storage. In this thesis, the physical properties and gravimetric hydrogen storage performances of perovskite – type oxide (ABO3) (A = K, Rb, Cs; B = Al, Sb, Si, Sn), their respective hydride (ABH3) and oxide – hydride (ABO3Hx; x = 3, 6, 8) derivatives, and double perovskite – type hydride (M2NH6) (M = Mg, Ca, Sr, Ba; N = Co, Ni) crystal systems, which demonstrate potential as solid – state hydrogen storage environment, were evaluated using the VASP based on Density Functional Theory (DFT) principles and utilizes a plane – wave basis set. In the analyses, the Projector Augmented Wave (PAW) method was utilized for electron - ion interactions, while the exchange – correlation energy was represented by the GGA – based PBE functional. The thermodynamic stabilities of the calculated systems were assessed through formation enthalpies, whereas mechanical and lattice dynamical stabilities were determined by examining elastic constants and phonon dispersion curves, respectively.The results revealed that ABO3 structures provide a robust host framework for hydrogen due to their high mechanical stability, and that the incorporation of high concentrations of hydrogen into the structure can modify the electronic structure. In ABH3 and M2NH6 systems, it was determined that Density of States (DOS) and net charge analyses that the bonding character of hydrogen is a determinant factor for the desorption temperature. Consequently, the gravimetric hydrogen storage performances and stability limits of the investigated structures were theoretically evaluated, identifying these systems as remarkable candidates for hydrogen storage applications.
Benzer Tezler
- CaO, BaO ve SrO katkılı bazı perovskitlerin elde edilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
HASAN SEYMEN
- Baryum titanat esaslı seramiklerin nemli ortamdaki elektriksel özelliklerine boşluk oluşturan bazı katkıların etkisi
The effects of pore-forming agents on electrical behaviour of barium titanate based ceramics under humid environment
BURCU ERTUĞ
Doktora
Türkçe
2008
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. A. OKAN ADDEMİR
- Multiferroik bizmut ferrit seramik malzemelerin yapısal ve dielektrik özelliklerine bazı lantanitlerin katkısının etkisi
Influence of addition of some lanthanides on the structural and dielectric properties of multiferroic bismuth ferrite ceramic materials
NURVET KIRKGEÇİT
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SAİT BOZGEYİK
- Catalytic partial oxidation of methane
Metanın katalitik kısmi oksidasyonu
ŞÜKRÜ ÖZTÜRK
Doktora
İngilizce
1998
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Perovskite güneş hücrelerinde elektron taşıma malzemeleri yapısının ve kompozisyonun SCAPS-1D simülasyon perspektifinden incelenmesi
Investigation of electron transport materials structure and composition in perovskite solar cells from SCAPS-1D simulation prospectus
CİHAN ATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAGİHAN DELİBAŞ
PROF. DR. ALİGHOLİ NİAEİ