La-Mg-Ni-Co alaşımlarının elektro-deoksidasyon yöntemi ile sentezlenmesi ve hidrojen depolama karakteristiklerinin belirlenmesi
Synthesis of La-Mg-Ni-Co  alloys by electro-deoxidation method and determination of their hydrogen storage characteristics
Yazar: NURTEN BAŞAK DÜRGER
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Sunulan çalışmanın amacı AB5 ve AB3 tipi hidrojen depolama alaşımlarının elektro-deoksidasyon yöntemi ile üretilmesidir. Çalışmada LaNi5, La(Ni01-xCox)5 (x: 0,1; 0,2; 0,3)  AB5 alaşımları ve La2MgNi9 AB3 alaşımı başarılı bir şekilde elektro-deoksidasyon yöntemi ile üretilmiştir. Üretilen alaşımların elektrokimyasal hidrojen depolama karakteristiği incelenmiştir.
La2NiO4 fazının La-Ni ve La-Mg-Ni fazlarının oluşumunda terminal faz görevi gördüğü saptanmıştır. La2NiO4 aynı zamanda eriyik CaCl2 ile reaksiyona girmekte ve indirgenmesi zorlu olan LaOCl fazını oluşturmaktadır. Bu henüz çok erken saatlerde bile oluşan LaNi5 fazının dönüşümünün tamamlanmasını geciktirmektedir. X ışını kırınım pikleri La2MgNi9'un iki aşamada oluştuğunu göstermiştir. Öncelikle La2NiO4 LaNi5'e indirgenmekte, ardından LaNi5 (NiMg)O katı eriyiği ile La2MgNi9'u oluşturmaktadır. Sonuç olarak yüksek indirgenme hızının elektro-deoksidasyonun sonlanması ve kalıntı LaOCl gibi problemlere yol açabileceği saptanmıştır. La2MgNi9 alaşımının üretiminde, LaOCl'un indirgenmesi proses parametrelerinin hassas bir şekilde kontrolü ile gerçekleştirilebilmiştir. Nihai AB3 tipi yapı kalıntı LaNi5 ile birlikte 10 saat elektro-deoksidasyon sonrasında elde edilmiştir. 
Sonuçlar elektro-deoksidasyonun hidrojen depolama alaşımlarının üretiminde umut vadeden bir yöntem olduğunu göstermektedir. Co'ın Ni ile yer değiştirmesi AB5 alaşımlarının deşarj kapasitesini arttırmıştır. LaNi5, La(Ni1-xCox)5 (x: 0,1; 0,2; 0,3) alaşımlarının hidrojen depolama kapasiteleri sırasıyla 223 mAhg-1,  282 mAhg-1, 314 mAhg-1 ve 325 mAhg-1'dır. AB3 yapısındaki La2MgNi9 alaşımı ise 278 mAhg-1 maksimum hidrojen depolama kapasitesi göstermiştir.

Abstract:
The aim of the presented study was the production of AB5 and AB3 type hydrogen storage alloys via electro-deoxidation method. Specifically, LaNi5, La(Ni01-xCox)5 (x: 0,1; 0,2; 0,3)  AB5 type alloys and La2MgNi9 AB3 type alloys were synthesized successfully via this method. Further, the electrochemical hydrogen storage properties of these alloys were characterized. 
It was was observed that La2NiO4 is a kind of the terminal phase leading to the formation of La-Ni and La-Mg-Ni phases. La2NiO4 reacted also with molten CaCl2 to form LaOCl reduction of which was challenging. LaOCl retarted the formation of LaNi5 during the electro-deoxidation. The X-Ray diffraction peaks indicated that the formation of La2MgNi9 occured in two steps.  First La2NiO4 was reduced to LaNi5, then LaNi5 reacted with (Ni-Mg-O) solid solution to formed La2MgN9. It was concluded that a high reduction rate might lead to problems like discontinuity in deoxidation and a sample structure with retained LaOCl. Experimental studies showed that the reduction of LaOCl was highly related to deoxidation kinetics. In the procuction of La2MgNi9 alloy, LaOCl reduction was achieved by fine tuning of the process parameters. The final AB3 type structure was obtained with retained LaNi5 after 10 hours electro-deoxidation. 
Overall results of this study showed that the electro-deoxidaiton is a promising technique for the production of hydrogen storage alloys. Substitution of Ni with Coincreased the discharge capacity of AB5 alloys. LaNi5 and La(Ni01-xCox)5 (x: 0,1; 0,2; 0,3) alloys had a 223 mAhg-1, 282 mAhg-1, 314 mAhg-1 and 325 mAhg-1 maximum discharge capacities respectively. The maximum discharge capacity of La2MgNi9 alloy was 278 mAhg-1