Nio kompozit anot,  -bi2o3 katı elektrolit ve lnf katot bileşenlenlerinden oluşan katı oksit yakıt hücrelerinin üretilmesi ve karekterizasyonu
The production and characterization of the solid oxide fuel cell with nio composite anode, -bi2o3 solid electrolyte and lnf cathode
Yazar: ELİFE YİĞİT
Danışman: PROF. DR. ORHAN TÜRKOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Bölümü / Kimya Ana Bilim Dalı / Anorganik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada; LNF katot destekli, Dy2O3 katkılanarak stabilize edilmiş -Bi2O3 (fcc) tabanlı katı elektrolit ve NiO kompozit sistemlerini içeren katı oksit yakıt pillerinin (SOFC) üretim ve karakterizasyonları araştırılmıştır. -Bi2O3 fazının; Dy2O3'in katı hal reaksiyonları ile -Bi2O3 katkılanması sonrasında kararlı hale getirilerek sentezi gerçekleştirildi. Üretilen -fazının, dört nokta d.c. iletkenlik ölçümlerinden elde edilen verileri doğrultusunda, oksijen iyonik elektriksel özelliği gösterdiği bulgulandı. Yakıt hücrelerinde, mikro yapı ve elektriksel iletkenlik özellikleri iyileştirilerek üretilen LaNi1-xFexO3 (x=0.4, LNF) perovskit malzemesi katot elektrotu olarak kullanıldı. 70% NiO, 30% -Bi2O3 bileşenlerinden oluşan kompozit sistemlerinin ise üretilen yakıt pillerinde anot elektrotu olarak uygulamaları gerçekleştirildi. Mikro yapısal ve elektriksel iletkenlikleri optimize edilmiş yakıt hücresi bileşenlerine ait tabakaların,  sırasıyla katot aktif, katı elektrolit ve anot kaplama karışımlarının, x=0.4 LNF substratı yüzeyine kaplamaları yapılarak dört bileşenli SOFC sistemlerinin üretimleri yapıldı.  Yakıt hücrelerinin performans ölçümlerinde, O2 ve H2 gazları sırasıyla oksitleyici gaz ve yakıt olarak kullanıldı. Gaz taşıyıcı sistemi olarak, çelik-310'dan üretilmiş gaz kanalı sistemleri kullanıldı. Üretilen yakıt hücresi sistemleri içerisinde, en yüksek performans düzeyinin; "Katot (LNF)Katot Aktif (15% -DSB+LNF) Katı Elektrolit (15% mol -DSB)Anot (Kütle Oranı:70% NiO+30% -DSB )" yakıt pili için  710 oC'de 110,3 mW.cm-2 düzeyinde olduğu gözlendi.

Abstract:
In this study, the synthesis and characterizations of LNF cathode supported solid oxide fuel cells (SOFC's) which contain -Bi2O3 (fcc) type solid electrolyte and NiO composite systems were investigated. -Bi2O3 phase was stabilized with the addition of Dy2O3 into -Bi2O3 matrix by the solid state reaction techniques. Four probe d.c. electrical conductivity measurement results showed that the produced -phase has an oxide ionic type electrical conductivity behaviour. In the produced fuel cells, the improved and optimized perovskite type of LaNi1-xFexO3 (x=0.4, LNF) material and the solid mixture of v:v 70 %NiO and 30% -Bi2O3 composite system were used as the cathode and anode electrodes respectively. The improved of the micro structural and electrical conductivity properties of the components were coated on the substrate of the LNF with the order of cathode active, solid electrolyte and anode electrode respectively. At the end of this coating process, cathode supported solid oxide fuel cells which have four components were fabricated. The highest cell performance was observed from the stack of "Cathode (LNF)Cathode Active (15% -DSB+LNF) Solid Electrolyte (15% mol -DSB)Anode (Volume Ratio:70% NiO+30% -DSB" as 110.3 mW/cm2 (at 710 oC).