Çeşitli metallerin (Au, Ag, Cu, Pd) ve metal kalınlığının gözenekli silisyum esaslı hidrojen pili parametrelerine etkisi
Effect of various metals (Au, Ag, Cu, Pd) and metal thickness on the porous silicon ?based hydrogen cell parameters
Yazar: SEVİNÇ YILDIRIM
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÇİĞDEM ORUÇ LUŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Son yıllarda fosil yakıt kaynaklarının (kömür, petrol ve doğal gaz gibi) hızla tükenmesi ve oluşturdukları çevre kirliliği alternatif kaynak arayışlarını hızlandırmıştır. Alternatif enerji olarak doğal kaynaklar (Güneş, rüzgar, jeotermal ve hidroelektrik) düşünülmektedir. Hidrojen yakıt pilleri gelecekte enerji ihtiyacının karşılanmasında kullanılacak güvenli ve temiz araçlardır. Bu enerji ihtiyacının karşılanması için de ileri teknolojilerden olan hidrojen enerji sistemi kullanılabilir. Gözenekli silisyum hidrojen pili bu teknolojinin örneklerinden biridir. Bu tezde çeşitli metaller (Au, Ag, Cu, Pd) kullanılarak verimli Metal-Gözenekli silisyum (GS) esaslı hidrojen pili yapılması hedeflenmiştir. Gözenekli silisyum 1950'li yıllarda keşfedilmiş ve teknolojide kullanılmaya başlanmıştır. Gözenekli silisyumun yüzeyinin toplam en geniş hali yaklaşık 103 m2.cm-3 'dür. Silisyum yasak enerji aralığının 1.1 eV dan gözenekli silisyumda 1-5 eV aralığına taşınabilmesi nedeniyle gözenekli silisyumun ilk kullanım alanı lümünesansla ilgili olmuştur (LED, laser yapımı). Daha sonraki çalışmalarda gözenekli silisyumun üzeri metallerle kaplanarak yapının diyot, sensör veya pil gibi kullanılabileceği görülmüştür.Üzerinde pek çok çalışma halen devam etmektedir. Elektrokimyasal aşındırma (anodizasyon) ile üretilen gözenekli silisyumun (GS), aşındırma koşulları ve tek kristal silisyumun iletkenlik tipi, katkı konsantrasyonunun değiştirilmesi ile gözenek boyutlarının ayarlanabilir olması (mikrometre-nanometre) dikkat çekmektedir. Gözenekli silisyum yapının birim hacme düşen yüzeyi oldukça geniş (~800 m2/cm3) ve yüzeyinin kimyasal aktivitesi yüksektir. Temelde silisyum üzerinde bir tür elektrolizle gözenekli silisyum elde edilir ve üzeri çeşitli metallerle kaplanarak Metal/GS/Si Schottky yapılar üretilir. Bu yapılar, hidrojen içeren farklı sıvılara daldırıldığında herhangi bir dış güç kaynağı olmaksızın potansiyel üretebilmektedir. Bu özelliği nedeniyle mini hidrojen pili olarak kullanılabilir.Bu tezde çeşitli metaller (Au, Ag, Cu, Pd) kullanılarak ve farklı film kalınlıklarında kaplanarak gözenekli silisyum esaslı hidrojen pili elde edilmiştir. Bu metallerin ve film kalınlıklarının Metal-gözenekli silisyum esaslı hidrojen pilinin parametrelerine etkisi incelenmiş ve birbirleriyle karşılaştırılıp avantaj ve dezavantajları değerlendirilmiştir.Anahtar Kelimeler: Gözenekli silisyum, metal-gözenekli silisyum Schottky eklemi, hidrojen pili.

Abstract:
In recent years, the speedy exhaustion of fossil fuels (coal, oil and natural gas etc..) and their environmental pollution, low energy yield speeded up the new energy sources. Nuclear and natural sources (Solar, wind, geothermal and hydroelectric) are thought as an alternative energy sources. Hydrogen Fuel Cells are clean, safe energy converting tools that are used for covering the energy needs in the future.In this thesis; it is aimed to produce on efficient Metal-Porous Silicon (PS) based Hydrogen cell. Porous Silicon that was first discovered in 50?s and introduced to the technological use still popular in many fields of science. The surface of porous silicon with the most extensive state of the total approximately 103 m2.cm-3. Porous silicon surfaces are covered with silicon hydride and silicon oxide. Due to wide dissemination of the inner surface of porous silicon, the surface bonds, the Si-H bonds, especially electrical, optical and photoluminescence regularity plays a major role. Porous silicon structure and composition of the diffusion of hydrogen and oxygen is often considered to be the cause of change. Porous silicon forbidden energy range from 1.1 eV, due to be carried porous silicon with a range of 1-5 eV have been related to the first field of use (LED, Laser-made). Later studies of silicon over porous metal coated diode structure, such as sensor or the battery was used. Basically, porous silicon is fabricated by the use of anodization on silicon. The fabrication of porous silicon (PS) by electrochemical etching is attractive because of the possibility of tuning the pore size (micrometer-nanometer), simply by choosing suitable etching conditions and the doping level of the wafer. PS has an extremely large surface-to-volume ratio (up to 800 m2/cm3) and high chemical activity of the surface. Basically, porous silicon is fabricated by the use of anodization on silicon. Metal/PS/Si Schottky-type structures fabricated by metals evaporate on PS/Si structures. This structure gives potential when dipping in different hydrogen based liquids. By this feature it may be used as mini hydrogen cell.In this thesis, various metals (Au, Ag, Cu, Pd) using a different film thicknesses and coated porous silicon-based hydrogen batteries were obtained. The metals in Porous Silicon-Based Metal-hydrogen battery parameters, the effect were examined, compared and evaluated for the advantages and disadvantages of each.Key words: Porous silicon, metal-porous silicon Schottky contact, hydrogen cell.