Baryum-demir oksit tabanlı çeşitli nadir toprak metal katkılı termoelektrik malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of barium-iron oxide based various rare earth metals doped thermoelectric materials
Yazar: ARDA AYTİMUR
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM USLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Baryum oksit = Barium oxide ; Demir oksit = Iron oxide ; Kobalt = Cobalt ; Seramikler = Ceramics ; Sol-jel yöntemi = Sol-gel method ; Termoelektrik jeneratör = Thermoelectric generator

Özet:
Sürekli artan enerji ihtiyacı karşısında enerji üretimi için yeni nesil malzemelerin geliştirilmesi her geçen gün önem kazanmaktadır. Bu malzemeler arasında en önemli olanları atık ısıyı elektrik enerjisine dönüştüren termoelektrik malzemelerdir. Düşük toksisite, yüksek ısıl ve mekanik dayanım özelliklerinden dolayı yüksek verimli oksit termoelektrik malzemeler geliştirmek önem kazanmıştır. Bu çalışmada sol-jel metoduyla baryum-demir oksit ve baryum-kobalt oksit tabanlı neodim, gadolinyum ve praseodim katkılı seramik malzemeler üretilmiştir. Üretilen bu seramik malzemelerin yapısal ve morfolojik özellikleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (Infrared) Spektrometre (FTIR), X-Işınları Kırınımı (XRD) cihazı, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işınları Spektrometre (EDX) kullanılarak analiz edilmiştir. Seramik malzemelerin termoelektrik özellikleri ise Seebeck / Elektriksel Özdirenç Katsayısı Ölçüm Cihazı ile ölçülmüştür. Karakterizasyon sonucunda malzemelerin baryum-demir oksit ve baryum-kobalt oksit tabanlı oldukları görülmüştür. Ayrıca malzemelerde safsızlık olmadığı da gözlenmiştir. Seebeck katsayısı ölçümleri sonucu baryum-demir oksit tabanlı malzemelerin literatürdeki çalışmalarla karşılaştırıldığında termoelektrik malzeme olarak umut verici olduğu, baryum-kobalt oksit tabanlı malzemelerin ise Seebeck katsayılarının düşük kaldığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In the face of the ever-increasing energy demand, the development of new generation materials for energy production is gaining importance day by day. The most important among these materials are thermoelectric materials that convert waste heat into electrical energy. It has gained importance to develop high efficiency oxide thermoelectric materials due to their low toxicity, high thermal and mechanical strength properties. In this study, barium-iron oxide and barium-cobalt oxide based neodymium, gadolinium and praseodymium doped ceramic materials were produced by sol-gel method. The structural and morphological properties of these produced ceramic materials were analyzed using a Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR), an X-Ray Diffractometer (XRD), a Scanning Electron Microscope (SEM) and an Energy Dispersive X-Ray Spectrometer (EDX). Thermoelectric properties of the ceramic materials were measured by Seebeck / Electrical Resistivity Coefficient Meter. As a result of the characterization, it was observed that the materials were based on barium-iron oxide and barium-cobalt oxide. It was also observed that there were no impurities in the materials. As a result of Seebeck coefficient measurements, barium-iron oxide-based materials were found to be promising as thermoelectric materials when compared with the studies in the literature, while the Seebeck coefficients of barium-cobalt oxide-based materials were found to be low.