Katı oksit yakıt hücreleri için iki katkılı N0.20MxCe0.8-xO1.9-(x/2) esaslı elektrolitlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of co–doped N0.20MxCe0.8-xO1.9-(x/2) based electrolytes for solid oxide fuel cells
- Tez No: 461705
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MEHMET ALİ FARUK ÖKSÜZÖMER, YRD. DOÇ. DR. ALİYE ARABACI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Dünyada enerji tüketiminin büyük kısmı kömür petrol gibi fosil yakıtların yanmasıyla sağlanmaktadır. Bu yakıtlar verimsiz ve çevreyi kirletici niteliktedir. Günümüzde ekosistemin daha fazla zarar görmemesi için ihtiyaç duyulan enerjinin temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarından sağlanması istenmektedir. Yakıt hücreleri yakıtın kimyasal enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren etkin sistemlerdir. Yakıt hücresi sistemlerinden olan katı oksit yakıt hücreleri (KOYH), yüksek verimle enerji üretimi sağlar. Bu hücrelerde özellikle elektrolit malzemesinin iyonik iletkenliği geliştirilmelidir. YSZ katı oksit yakıt hücrelerinde yaygın olarak kullanılan elektrolitlerdendir ve yeterli iyonik iletkenliğe ulaşabilmesi için yüksek sıcaklık (~1000°C) gerektirirler. Böylece hücre yapısında kullanılacak yapı malzemelerinin seçimi kısıtlanır. Bu sorunları ortadan kaldırmak için orta işletim sıcaklıklarında (500-800°C) yüksek iyonik iletkenlik gösteren elektrolitlere ihtiyaç duyulmaktadır. Seryum oksit (CeO2) esaslı elektrolitler ise <800°C sıcaklıkta yüksek iyonik iletkenlik göstererek umut verici malzeme olmuştur. Literatürdeki çalışmalar incelendiğinde, elektrolitte iyonik iletkenliği arttırmak için CeO2'ye; gadolinyum, samaryum gibi birçok katkının yapıldığı görülmektedir. Bu tezin temel amacı; katı oksit hücresinin yüksek sıcaklıkta işletiminden kaynaklanan hücre bileşenleri arasındaki olumsuzlukların giderilmesi için orta işletim sıcaklıklarında (500-800°C) yüksek iyonik iletkenliğe sahip ve katı oksit yakıt hücrelerinde yüksek performası sağlayacak elektrolit malzemeleri üretmektir. Bu çalışmada poliol metodu kullanılarak farklı miktarlarda Sm, Gd, Nd'nin (x=0-0,20) CeO2 fazına ikili olarak eklenmesi ile serya elektrolit malzemesinin iyonik iletkenlik değerinin <800°C işletim sıcaklığında daha da arttırılmasına çalışılacaktır. Ayrıca Nd0,20SmxCe0,8-xO2-x/2, Sm0,20GdxCe0,8-xO2-x/2, Gd0,10NdxCe0,9-xO2-x/2,Gd0,10SmxCe0,9-xO2-x/2, Nd0,20GdxCe0,8-xO2-x/2 ve Sm0,20NdxCe0,8-xO2-x/2 elektrolit sistemlerinin yapısal ve iyonik iletkenlik özellikleri; XRD, SEM, FTIR ve EIS yöntemleri kullanılarak aydınlatılacaktır. Tez kapsamında 500-800°C aralığındaki işletim sıcaklıklarında yüksek performans sağlayan nadir toprak elementleri ile katkılandırılmış serya esaslı elektrolit malzemeleri üretilecek ve en yüksek iyonik iletkenliği veren katkı malzemesi ve miktarı belirlenecektir.
Özet (Çeviri)
Coal, petrol and fossil based fuels are the high portions of energy sources in the world. This fuels are inefficient and polluting. Nowadays the need to protect the ecosystem, clean and renewable energy sources are being developed. Solid oxide fuel cells (SOFCs) are efficient devices that convert the chemical energy of a fuel into electrical energy. SOFCs which are one of the kind of fuel cells efficiently provide energy production. It is necessary to develop the ionic conductivity of electrolytes used in SOFCs. In general, conventional SOFC systems that use yttria-stabilized (YSZ) as an electrolyte for their high conversion efficiency are operated at around 1000°C. However, operation at high temperatures yields some problems. It is thus necessary to lower (500-800°C) the temperature of the SOFCs. Cerium oxide (CeO2) based electrolytes has been showing promising material with high ionic conductivity <800°C. Considering the studies in the literature, in order to increase the ionic conductivity of CeO2, gadolinium, samarium many additives are used in the electrolyte. The main purpose of this thesis is to produce electrolytes having high ionic conductivity at 500-800°C operation temperature for eliminating negatives between cell components during high temperature operation of SOFC cell. In this study, it is aimed to enhance the ionic conductivity of the ceria electrolyte material at <800°C operating temperature by co-doping the CeO2 phase with different amounts of Sm, Gd and Nd (x=0-0,20) via using polyol method. Structural and ionic conductivity properties of the Nd0,20SmxCe0,8-xO2-x/2, Sm0,20GdxCe0,8-xO2-x/2, Gd0,10NdxCe0,9-xO2-x/2, Gd0,10SmxCe0,9-xO2-x/2, Nd0,20GdxCe0,8-xO2-x/2 and Sm0,20NdxCe0,8-xO2-x/2 electrolyte systems will be determined by applying characterization techniques such as XRD, SEM, FTIR and EIS. It is aimed to produce rare-earth-co-doped ceria electrolyte materials which show high performance at 500-800°C operating temperatures. The content of the doping material which exhibits the highest ionic conductivity will be determined.
Benzer Tezler
- Mobil telefon kullanımına bağlı oluşan 900-1800 mhz radyo frekans dalgalarının meydana getirdiği elektromanyetik alanın iliak kanat kemik mineral yoğunluğuna etkisi
The effect of electromagnetic fields on bone mineral density of iliac bone produced by 900-1800 mhz radio frequency waves dependent on cellular phone usage
BEŞİR ANDAÇ AKSOY
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2006
Ortopedi ve TravmatolojiSüleyman Demirel ÜniversitesiOrtopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. NEVRES HÜRRİYET AYDOĞAN
- Tek alkil grubu içeren tiyeno[3,2-b]tiyofen sentezleri, polimerleri ve özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of mono-alkylated thieno[3,2-b]thiophenes, polymers and investigating of properties
KORAY TANSU İLHAN
- AB-initio modelling of oxygen reduction reaction on doped graphene surface in acidic media
Katkılanmış grafen yüzey üzerindeki oksijen indirgenmereaksiyonunun asidik ortamda AB-initio modellenmesi
HASAN OZAN AVCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADEM TEKİN
- Sülfolanmış polisülfon nanokompozit membranlar hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of nanocomposite sulfonated polysulfon membranes
BÜŞRA KÖROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KIZILCAN
- 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
Seramik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN TAMSÜ SELLİ