Nikel temelli katı oksit yakıt pili anotlarındaki redoks davranışının mikroyapısal incelenmesi
Microstructural investigation of redox behaviour for nickel based solid oxide fuel cell anodes
- Tez No: 788901
- Danışmanlar: PROF. DR. SELAHATTİN ÇELİK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Enerji, Mechanical Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Yenilenebilir enerji, Renewable energy
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
KOYP anotlarında performans ve redoks toleransı açısından optimum kompozisyon oranlarının belirlenmesi için sayısal çalışmalar gerçekleştirilmiş ve bu kapsamda 3B sentetik mikroyapı üretimi önerilmiştir. Dream.3D programı ile üretilen sentetik mikroyapıların mikro ölçekli performans analizi COMSOL programı ile gerçekleştirilmiş olup redoks analizlerinde ise LS-DYNA programı kullanılmıştır. En yüksek aktif TPB yoğunluğunu %30 Gözenek, %35 Ni ve %35 YSZ kompozisyon oranlarında; en yüksek redoks toleransı ise %50 Gözenek, %15 Ni ve %35 YSZ durumunda elde edilmiştir. Anot mikroyapısının incelenebilmesi ve redoks sürecinin TPB üzerindeki etkilerinin deneysel olarak analiz edilebilmesi için ise üretilen hücreler 30 redoks döngüsüne maruz bırakılmış ve her redoks adımı sonrası hücre performans testleri gerçekleştirilmiştir. Ardından seçilen belirli redoks adımları sonrasında mikroyapısal analizlerin gerçekleştirileceği 2B görüntüler düşük voltaj FE-SEM tekniği ile elde edilmiştir. Görüntü işleme sonrasında elde edilen hacimsel oran ve partikül boyutu/dağılımı verileri sayesinde 3B mikroyapılar sentetik olarak üretilmiş ve TPB ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu sayede redoks sürecinin mikroyapısal performansa etkisi incelenmiş ve hücre performansı ile TPB yoğunluğu arasındaki ilişkinin deneysel olarak gözlemlenmesi amaçlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Numerical studies are carried out to determine the optimum composition regarding performance and redox tolerance of SOFC anodes, and 3D synthetic microstructure generation was proposed for his purpose. Micro-scale performance analysis of synthetic microstructures generated by Dream.3D software is performed via COMSOL, while micro-scale redox modeling is achieved with LS-DYNA. The highest active TPB density is obtained from an anode with 30 vol. % pore, 35 vol. % Ni and 35 vol. % YSZ, whereas the highest redox tolerance is determined for the anode having 50 vol. % pore, 15 vol. % Ni and 35 vol. % YSZ. To examine the anode microstructure and analyze the effects of the redox process on TPB experimentally, the produced cells are subjected to 30 redox cycles and the cell performance tests are carried out after each redox cycle. 2D images of the anode samples after some selected redox cycles are obtained by low voltage FE-SEM for microstructural analyses. According to the volumetric ratio and particle size/distribution data obtained after image processing, 3D microstructures are generated synthetically and the resultant TPBs are computed. In this way, the effect of the redox process on the microstructural performance is investigated aiming to observe the relationship between the cell performance and TPB density experimentally.
Benzer Tezler
- Doğrudan metan yakıtlı katı oksit yakıt pili anot geliştirilmesi
Development of anode for direct methane solid oxide fuel cell
YELDA ÇİFLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiNiğde ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BORA TİMURKUTLUK
- Tersinir katı oksit hücreleri için yenilikçi nikel temelli elektrotlar
Innovative nickel-based electrodes for reversible solid oxide cells
MUSTAFA ÜNSAL ÜNVER
Doktora
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİGÜL BÜYÜKAKSOY
- Spinel yapılı nanokompozit tozların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of spinel structured nanocomposite powders
DUYGU YEŞİLTEPE ÖZÇELİK
Doktora
Türkçe
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Lityum iyon pillerin geri dönüşümünün incelenmesi
Investigation of lithium ion battery recycling
FİGEN ALGÜL
Doktora
Türkçe
2026
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ALP
- Nickel and cobalt boride based high-capacity electrodes: production, characterization and supercapacitor performance
Nikel ve kobalt borür esaslı yüksek kapasiteli elektrotlar: üretimi, karakterizasyonu ve süperkapasitör performansı
MEHTAP ARSLAN KABA
Doktora
İngilizce
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEM KARTAL ŞİRELİ