Katı oksit yakıt hücrelerinde elektrolit malzemesi olarak kullanılan TiO2 katkılı kübik zirkonyadaki faz dengesi ve iletkenliğin incelenmesi
An investigation of phase stability and electrical conductivity of TiO2 doped cubic zirkonia used as an electrolyte material in solid oxide fuel cells
Yazar: ALİ AKÇİMEN
Danışman: DOÇ.DR. OSMAN GÜRDAL ; PROF.DR. SÜLEYMAN TEKELİ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
KATI OKS T YAKIT HÜCRELER NDE ELEKTROL T MALZEMESOLARAK KULLANILAN TiO2 KATKILI KÜB K Z RKONYADAK FAZDENGES VE LETKENL Ğ N NCELENMES(Yüksek Lisans Tezi)Ali AKÇ MENGAZ ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜEylül 2006ÖZETBu çalışmada, TiO2 ilavesinin faz dengesine, mikroyapıya ve elektrikseliletkenliğe etkisi araştırıldı. Kübik zirkonyadaki Ağırlıkça % 10 ` a kadarTiO2 içeren numuneler koloidal işlemle ve basınçsız sinterleme ileüretildi. XRD sonuçları TiO2 ilavesinin % 5' in altında olduğu durumlardanumunelerin tamamen kübik fazda olduğunu, fakat TiO2 ilavesinin % 5'in üzerinde olması durumunda ise kübik yapının dengesizleştiği vetetrogonal zirkonyaya dönüştüğünü gösterdi. Ayrıca kübik matrisiçerisindeki tetragonal faz TiO2 miktarındaki artışa bağlı olarak artmıştır.Ağırlıkça % 10 ` a kadar TiO2 içeren numunelerin elektriksel iletkenlikleriFrequency Response analizör kullanılarak 300 ile 800ºC sıcaklıkaralığında ve 5 Hz ile 13 KHz frekans aralıklarında belirlendi. Deneyselsonuçlar sabit TiO2 oranında sıcaklık artışıyla iletkenliğin arttığınıgösterdi. Elektrik iletkenliğinde meydana gelen bu artış, sıcaklıketkisiyle büyüyen tanelerin sebep olduğu tane sınırı alanınınazalmasından kaynaklanmıştır. Ayrıca elektriksel iletkenlik TiO2miktarının artmasıyla azalmıştır.Bu azalış oksijen iyon boşluklarının Ti iyonları tarafından yakalanmasıve tetrogonal fazın sebep olduğu hareket eden oksijen iyonboşluklarının azalmasından kaynaklanmıştır.Bilim Kodu : 710-703.1092Anahtar Kelimeler : Kübik Zirkonya, TiO2, Mikroyapı, Kafes Parametresi,Elektriksel iletkenlikSayfa Adedi : 66Tez Yöneticisi : Prof.Dr. Süleyman TEKEL

Abstract:
AN INVESTIGATION OF PHASE STABILITY AND ELECTRICALCONDUCTIVITY OF TiO2 DOPED CUBIC ZIRKONIA USED AS ANELECTROLYTE MATERIAL IN SOLID OXIDE FUEL CELLS(M.Sc. Thesis)Ali AKÇ MENGAZ UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYSeptember 2006ABSTRACTThe influence of TiO2 addition on the phase stability, microstructureand electrical conductivity of cubic zirconia was studied. Specimenscontaining TiO2 addition up to 10 wt% were produced by colloidalprocessing and pressureless sintering. XRD results showed that whenthe TiO2 amount was less than 5 wt %, the specimens were entirely insingle cubic phase; further addition of TiO2 (5 wt% or more)destabilized cubic zirconia phase and caused the formation oftetragonal phase. Also, the amount of tetragonal phase increased withincreasing TiO2 content in cubic zirconia matrix. The electricalconductivity of the specimens was measured using a frequencyresponse analyzer in the frequency range of 5-13 MHz in air and in thetemperature range of 300-800 oC. The experimental results showed thatthe conductivity increased with increasing temperature at constant TiO2amount. This increase was mainly a result of the increased grain sizeand the consequent reduction in the total grain boundary area. Also,the electrical conductivity decreased with increasing TiO2 content. Thisdecrease was due to both a trapping of the oxygen ion vacancies at Tiions and the formation of tetragonal phase which gives rise to areduction in moving oxygen vacancies.: 710-703.1092Science CodeKey Words : Cubic Zirkonia, TiO2, Microstructure, LatticeParameter, Electrical ConductivitiyPage Number : 66Adviser : Prof.Dr. Süleyman TEKEL