Eu2O3, Gd2O3, Ho2O3, Dy2O3 katkılı Bi2O3 tabanlı katı elektrolit sistemlerinin sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of solid electrolyte systems based Bi2O3 doped with Eu2O3, Gd2O3, Ho2O3, Dy2O3
Yazar: SEMRA DURMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET ARI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elektrik enerjisi = Electrical energy ; Katıhal fiziği = Solid state physics ; Katıhal reaksiyonu = Solid state reaction ; Yakıt elemanları = Fuel components

Özet:
Bu tez çalışmasında Bi2O3 tabanlı üçlü sistem örnek materyalleri ısıl işleme tabi tutularak katı hal reaksiyonu ile sentezlendi. Katı oksit yakıt hücresi için geliştirilen bu elektrolitlerin yapısal özellikleri X-Işınları Difraktometresi (XRD), Termal Analiz (TG / DTA) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile karakterize edildi. Elektriksel özellikleri ise dört nokta elektriksel iletkenlik yöntemi yoluyla karakterize edildi.Bu tezde; (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Ln2O3)y (Ln = Eu, Gd, Ho) üçlü sistemleri araştırıldı. Üçlü sistemlerin XRD ölçümleri sonucunda ?(kübik)-fazına sahip kararlı yapıda örnekler elde edildi. Elektriksel iletkenlik ölçümleri sonucunda; (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Eu2O3)y üçlü sisteminde sabit Eu2O3 mol oranına karşılık Dy2O3 mol oranı arttıkça iletkenlik değerinin düştüğü elde edilmiştir ve aktivasyon enerjileri de 0.60eV ? Ea ? 0.81eV aralığında değişmektedir. Bir sonraki çalışma olan (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Gd2O3)y üçlü sisteminde de sabit Gd2O3 mol oranına karşılık Dy2O3 mol oranı arttıkça iletkenlik değeri düşmektedir. Aktivasyon enerjileri de 0.48eV ? Ea ? 1.27eV aralığında değişmektedir ve son çalışma olan (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Ho2O3)y üçlü sisteminde ise aktivasyon enerjileri 0.52 eV ? Ea ? 0.71 eV aralığında değişmektedir.Çalışmada sentezi gerçekleştirilen katı elektrolit sistemlerinin birçok endüstriyel uygulamalarda, örneğin katı oksit yakıt hücrelerinin (SOFC) üretiminde kullanılabilecekleri öngörüldü.Anahtar Sözcükler: Yakıt hücresi, Katı elektrolit, Katıhal Reaksiyonu, Elektriksel iletkenlik, Aktivasyon enerjisi

Abstract:
In this study, Bi2O3 ternary system sample materials were synthesized using solid state reaction method sintering each of them. Structural and electrical properties of these electrolyte samples for solid oxide fuel cells (SOFCs) have been evaluated by means of XRD, TG / DTA, SEM and four-probe method.In this thesis, (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Ln2O3)y (Ln = Eu, Gd, Ho) tenary systems have been investigated. As a result of XRD measurements, ? (cubic)-phase samples were obtained with a stable structure. As a results of electrical conductivity measurements, (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Eu2O3)y tenary system, increase Dy2O3 molar ratio corresponds to a fixed molar ratio of Eu2O3 conductivity value falls was obtained. Activation energy was found that having the values varying from 0.60 eV to 0.81 eV. The second study , (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Gd2O3)y tenary system, increase Dy2O3 molar ratio corresponds to a fixed molar ratio of Gd2O3 conductivity value falls was obtained. Activation energy was found that having the values varying from 0.48 eV to 1.27 eV. The end study, (Bi2O3)1-x-y(Dy2O3)x(Ho2O3)y tenary system, activation energy was found that having the values varying from 0.52 eV to 0.71 eV.The solid electrolytes we have synthesized in this study can be used in diverse industrial applications such as solid oxide fuel cells (SOFC).Keywords : Fuel cell, Solid electrolyte, Solid state reaction, Electrical conductivity, Activation energy