Doğrudan metan katı oksit yakıt hücreleri için seramik esaslı anot malzemelerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preperation and characterization of ceramic based anode materials for direct methan solid oxide fuel cells
Yazar: RENİN SEDA KUĞUOĞLU
Danışman: PROF. DR. MEHMET ALİ GÜRKAYNAK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Son yıllarda atık gaz salınımlarının artması ve yakıt rezervlerinin azalması ile birlikte yakıt hücresi teknolojisi üzerine hem akademik hem de endüstriyel çapta yapılan araştırmalar hız kazanmıştır. Yakıt hücreleri kimyasal enerjiyi doğrudan elektrik enerjisine çeviren parçalardır. Bu sistemler, yanma süreci üzerine kurulu geleneksel güç üretim sistemlerine göre çok daha yüksek verim ile çalışırlar. Aynı zamanda yakıt hücreleri, taşınabilir parçalar (cep telefonu), ulaşım araçları, küçük veya büyük çaplı güç üretim istasyonları gibi birçok farklı uygulama alanına sahiptir. Yakıt hücreleri, NOx, SOx gibi partiküllü kirlilikler üretmedikleri için çevre dostu sistemlerdir.Katı oksit yakıt hücreleri, ticarileşmek için ümit vaat eden hücrelerdir. Birçok firma, piyasa için katı oksit yakıt hücresi sistemleri geliştirmektedir. Katı oksit yakıt hücresi tamamı katı halde, anot, katot ve elektrolit kompartımanlarından oluşur. Elektrolitte yeterli iyonik iletkenliğin sağlanabilmesi için yaklaşık 600-10000C aralığında çalışırlar. Bu yüksek sıcaklık, reforming reaksiyonun hücre içerisinde gerçekleşmesine ve soy metal kullanılmaksızın hızlı elektrokatalitik aktivitenin sağlanmasına olanak tanır. Düşük sıcaklıkta çalışan yakıt hücrelerine nazaran katı oksit yakıt hücreleri birçok avantaja sahiptir. Bunlardan biri, CO gazının katı oksit yakıt hücrelerinde zehir olmaktan ziyade yakıt olarak kullanılabilmesi, diğeri ise açığa çıkan yüksek ısının, gaz türbinleriyle kombine bir şekilde kullanılmasıyla toplam verimin arttırılmasıdır.Bu çalışmanın amacı, katı oksit yakıt hücresi anot kompartımanı için katalitik aktivite ve karışık iletkenlik gösteren seramik yapılı malzemelerin hazırlanması ve SEM, XRD, EIS ve I-V eğrileri ile karakterize edilmesidir.

Abstract:
In recent years, with the growing concerns regarding increasing greenhouse gas emission and diminishing fuel reserves, research on fuel cell technologies has risen to high prominence both for the academic and industrial communities. Fuel cells are electrochemical devices that directly convert chemical energy into electrical energy, which offer higher efficiencies than conventional power production based on combustion processes. They have a wide range of potential applications ranging from providing power for portable devices (mobile phones) and transport applications, to both small and large scale stationary power applications. Fuel cells do not produce significant quantities of NOx, SOx or particulate pollutants.Solid oxide fuel cells offer the greatest prospects for commercialization, with a number of companies in this area developing systems for the market. Solid oxide fuel cells are all solid state systems consisting of three main components, an electrolyte, a cathode and an anode. They operate at elevated temperature 600-1000 0C to ensure adequate ionic conduction in the electrolyte. This high operating temperature allows internal reforming and promotes rapid electro catalysis with non-precious metals. The SOFC offers certain advantages over lower temperature fuel cells, notably its ability to utilize CO as a fuel rather than being poisoned and the availability of high-grade exhaust heat for combined heat and power or combined cycle gas turbine applications.The aim of this work is to prepare oxide based anode materials for solid oxide fuel cells with catalytic activity and mixed ionic-electronic conductivity and then characterize them with SEM, XRD, EIS and I-V curves.