Samaryum trioksit, gadolinyum trioksit ve evropiyum trioksit katkılı bizmut trioksit tabanlı elekrolit malzemelerin karakterizasyonu
Characterization of bismuth (III) oxide based solid electrolyte materials doped with samarium (III) oxide, gadolinium (III) oxide and europium (III) oxide
Yazar: MURAT BALCI
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, (Bi2O3)1–x–y-z(Gd2O3)x(Sm2O3)y(Eu2O3)z dörtlü katı elektrolit sistemi katı oksit yakıt pili (KOYP) uygulamaları için katı hal reaksiyonları ile sentezlendi. Her bir karışım atmosferik şartlarda agat havanda öğütülerek oluşturuldu. Numuneler,  mol katkı oranları x=10, y=5-10-15-20, z=5-10-15-20 şeklinde seçilerek B(1-8) olarak adlandırıldı. Oluşturulan bu numunelerin yapısal karakterizasyonu X-Işını Kırınım Metodu (XRD, Termal karakterizasyonu Diferansiyel Termal Analiz-Termogravimetrik Analiz (DTA-TG) yöntemi ve elektriksel karakterizasyonu 4-Nokta Elektriksel Ölçüm Tekniği ile gerçekleştrildi.
Termal analiz süresi boyunca TG ısıma ve soğuma eğrileri herhangi bir kütle kaybının olmadığını gösterdi. XRD ve DTA analiz sonuçlarına göre, B1 ve B5 numuneleri karışık (heterojen) faza sahip olduğu diğer numunelerin yüksek oksijen iyon iletkenliği sergileyen kararlı (kübik)-fazını içerdiği gözlendi. Elektriksel iletkenlik ölçüm sonuçları, elektriksel iletkenliğin katkı miktarı artışına bağlı olarak azaldığını gösterdi. En yüksek iletkenlik değeri B5 numunesine ait ve T=850 °C 'de =26,5x10-2(.cm)-1şeklindeydi. Düşük sıcaklık bölgesi aktivasyon enerjisi 0.63 eV ile 1.08 eV arasında değiştiği gözlendi. Diğer taraftan yüksek sıcaklık bölgesi aktivasyon enerjisinin ise 0.43 eV ile 0.75 eV aralığında değiştiği gözlendi.

Abstract:
In this work, (Bi2O3)1–x–y-z(Gd2O3)x(Sm2O3)y(Eu2O3)zwhich is candidate materials for solid electrolyte in the Solid oxide fuel cells (SOFCs) were synthesized by using solid state reaction method. All of the samples were created by grinding within the agate mortar in the atmospheric conditions. Mole contribution rate of the samples were selected as x=10, y=5-10-15-20, z=5-10-15-20 and coded as B (1-8). Structural, thermal and electrical characterizations of these samples were performed by X-ray Diffraction Method (XRD), Differential Thermal Analysis-Thermogravimetric Analysis (DTA-TG) and Four-Probe Method, respectively.
TG curves showed that it was no mass loss during thermal analysis process. According to results of the XRD and DTA analysis, while B1 (x=10, y=10, z=5) and B5 (x=10, y=5, z=10) samples had mixed phase, other samples have the stable (cubic)-phase which displays high oxygen ion electrical conductivity. The results of electrical conductivity measurements showed that electrical conductivity decreased as dopant rate increased. The highest conductivity value was 26,5x10-2(.cm)-1 at the T=850 °C and it belonged to B5 sample. Activation energy of low temperature region was observed that changed between 0.63 eV and 1.08 eV. On the other hand the activation energy of the high temperature region was observed that changed between 0.43 eV and 0.75 eV.