Katı oksit yakıt hücreleri için Sr,Ca ve Mg katkılı seryum oksit elektrolitinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of Sr, Ca and Mg doped ceria electrolyte  for solid oxide fuel cells
Yazar: BÜŞRA ÇALIŞ DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ALİ FARUK ÖKSÜZÖMER
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Elektrokimyasal davranış = Electrochemical behavior ; Elektrokimyasal özellikler = Electrochemical properties ; Yakıt hücreleri = Fuel cells

Özet:
Yakıt hücresi sistemleri gelecekte dünyanın enerji ihtiyacının önemli bir kısmını karşılaması beklenen enerji teknolojilerinin ana temasını oluşturmaktadır. Yakıt hücresi elektrolit, anot ve katot kısımlarından oluşmaktadır. Yakıt hücrelerinin performansını en çok etkileyen ana malzemesi elektrolittir. Günümüzde alkali, fosforik asit, eriyik karbonat, polimer elektrolit membran (PEM), katı oksit yakıt hücresi (SOFC) tipleri mevcuttur. Son yıllarda bu yakıt hücresi tiplerinden özellikle PEM ve SOFC'nin taşınabilir ve sabit enerji sistemlerinde kullanabilirlikleri yaygınlaşmaktadır. SOFC sistemlerinin en büyük sorunu yüksek sıcaklıklarda çalışma zorunluluğudur. Bu nedenle düşük sıcaklıkta yüksek iyonik iletkenliğe sahip uzun süreli kullanımda uzun süreli kullanımda yüksek iletkenliğini koruyacak yeni elektrolit malzemelerin geliştirilmesi ve sonuç olarak SOFC uygulamalarının daha verimli ve yaygın kılınması hedeflenmektedir Bu da orta sıcaklıklarda yeterli seviyede O2- taşınımı sağlayabilen malzemelerin geliştirilmesi ile mümkün olacaktır. Nadir toprak metalleri (Sm, Gd, Nd) katkılı CeO2 yapıları üstün iyonik iletkenlik göstermelerine rağmen yüksek maliyete sahiptirler. Bu sebeple tez çalışmasında nadir toprak elementleri yerine ucuz, kolay bulunabilen ve daha düşük sıcaklıklarda stabil olabilen Mg, Sr, Ca elementleri üzerine yoğunlaşılacaktır. Oluşturulan elektrolitin üretimi için optimum koşulların bulunmasına ve XRD, SEM, TG/DTA analizleri ile yapılarının aydınlatmasına çalışılacaktır. İletkenlik ise Empedans Analizörü ile ölçülecektir.

Abstract:
Fuel cell systems is the fundamental subject of energy technologies which provide most important part of energy requirement of the world. Fuel cells consist of electrolyte, anode and cathode parts. In fuel cells, electrolyte is the most effective part in performance. Nowadays alkali, molten carbonate, polymer electrolyte membran (PEM), solid oxide (SOFC) fuel cell types are existent. Recently, PEM and SOFC types of fuel cells are common availability on portable and fixed energy, systems. The most important problem of SOFC systems is necessity on high temperatures. So, devoloping new electrolyte material that is high ionic conductibility on long term works and eventually making SOFC applications productive and common is the main intension. It would be possible and sufficient for the development of materials which can provide medium temperature O2- transport. Rare earth metals (Sm, Gd, Nd) doped CeO2 structures show superior ionic conductivity, but they have a high cost. Hence in this study cheap, readily accessible and which may be stable at lower temperatures Mg, Sr, Ca will focus on the elements instead of the rare earth elements. This research will attend to light up the structure of electrolytes by XRD, SEM, TG/DTA anlaysis and find optimal conditions for synthesizing electrolytes by Citrate Nitrate Combustion method.  The conductivity measurements will be done by Impedance Analyzer.