Yarıiletken termoelektrik malzemelerin ve jeneratörlerin yenilikçi yaklaşımlarla üretilmesi ve geliştirilmesi
Production and development of semiconducting thermoelectric materials and generators with innovative approaches
Yazar: MÜCAHİT ABDULLAH SARI
Danışman: PROF. DR. ERDAL ÇELİK
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Termoelektrik kelimesi, yapı itibariyle sıcaklık ve elektrik kelimelerinin bileşiminden oluşan, ortamdaki sıcaklık farkı ile çalışan ve bu çalışma sonucunda elektrik üretebilen yarıiletken malzemelerin genel ismidir. Yapılan bu çalışmanın hedefi, yüksek sıcaklıklarda da çalışabilen yarıiletken termoelektrik malzemelerin ve termoelektrik jeneratörlerin yenilikçi yaklaşımlarla üretilmesi, geliştirilmesi ve otomobil egzoz sistemine uygulanmasıdır. Bu çalışmada, otomobillerin motorlarından güç alarak çalışan ve aküyü şarj eden şarj dinamosu yerine, otomobilin egzoz sistemine yerleştirilecek termoelektrik jeneratörle elektrik üreterek aküyü şarj etmek ve dolayısı ile motor verimini artırarak yakıt tüketiminin azaltılmasını sağlayacak olan malzemelerin üretilmesi hedeflenmiştir. Bu kapsamda, termoelektrik jeneratör üretiminde kullanılacak seramik esaslı p- ve n- tipi termoelektrik yarıiletken malzemeler sol-jel yöntemi ile üretilmiştir. P- tipi tozların üretimi için kalsiyum kobalt oksite gümüş ile birlikte ilk defa nadir toprak elementleri (Lantan ve Europyum) katkılanmıştır. Diğer yandan n-tipi malzemelerin üretimi için çinko oksite alüminyum ve germanyum katkılanarak çinko alüminyum germanyum oksit tozları sentezlenmiştir. Belirtilen malzemelerin Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi(FTIR), Diferansiyel Termal Analiz ve Termogravimetrik Analiz(DTA-TG), X-Işını Difraksiyonu(XRD) ve X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi(XPS) analizleri gerçekleştirilmiş ve yorumlanmıştır. Üretilen yarıiletken seramik malzemelerin termoelektrik jeneratör üretiminde verimli olarak kullanılabilir olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Thermoelectric word is the general name of the semiconducting materials which are composed of the composition of temperature and electric words in structure and which can work with the temperature difference in the environment and produce electricity as a result of this work. The aim of this work, production and development of semiconducting thermoelectric materials and generators with innovative approaches. In this study, it is aimed to reduce the fuel consumption by charging the battery by generating electricity by using the thermoelectric generator which will be placed in the exhaust system of the automobile instead of the charging dynamo. In this context, ceramic based p- and n- type thermoelectric semiconducting materials which are used in the production of thermoelectric generators were produced by sol-gel method. For the production of p- type powders, rare earth elements (Lanthanum and Europium) were added to calcium cobalt oxide for the first time together with silver. On the other hand, zinc aluminum germanium oxide powders were synthesized by adding aluminum and germanium to zinc oxide for the production of n- type materials. Fourier Transform Infrared(FTIR), Differential Thermal Analysis-Termogravimetry(DTA-TG), X-Ray Diffraction(XRD) and X-Ray Photoelectron Spectroscopy(XPS) analyzes of the specified materials were performed and interpreted. It has been determined that the produced semiconducting ceramic materials can be used efficiently in the production of thermoelectric generators.