Nano-Bi2O3'e Sm2O3, CeO2 ve Yb2O3 katkılanarak elektrolit malzeme sentezi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of electrolyte material nano-Bi2O3 doped with Sm2O3, CeO2 and Yb2O3
Yazar: YASİN POLAT
Danışman: PROF. DR. YILMAZ DAĞDEMİR ; PROF. DR. MEHMET ARI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Aktivasyon enerjisi = Activation energy ; Elektriksel iletkenlik = Electrical conductivity ; Katıhal reaksiyonu = Solid state reaction ; Yakıt hücreleri = Fuel cells

Özet:
Bu çalışmada 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), Diferansiyel 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; Nano-(Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x(CeO2)y (CeO2 = Yb2O3) üçlü sistemleri ve bu sistemlerin mikro boyutlu yapısı araştırıldı ve karşılaştırıldı. Üçlü sistemlerin XRD ölçümleri sonucunda δ (kübik)-fazına sahip kararlı yapıda örnekler elde edildi. Elektriksel iletkenlik ölçümleri sonucu; Nano-(Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x (CeO2)y üçlü sisteminde aktivasyon enerjileri 0.48 eV ≤ Ea ≤ 1.10 eV aralığında değişmektedir. Bir sonraki çalışma olan Nano-(Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x(Yb2O3)y üçlü sisteminde, aktivasyon enerjileri 0.70 eV ≤  Ea  ≤ 1.42 eV aralığında değişmektedir ve son çalışma olan (Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x(CeO2)y (CeO2 = Yb2O3) üçlü sisteminde ise aktivasyon enerjileri 0.89 eV ≤  Ea  ≤ 1.18 eV aralığında değişmektedir. Bu sonuçlara göre, Nano boyutlu malzemelerin mikro boyutlu malzemelere göre daha düşük aktivasyon enerjisine sahip olduğu bulunmuştur. 
Çalışmada sentezi gerçekleştirilen katı elektrolit sistemlerinin katı oksit yakıt pillerinin (KOYP) üretimi gibi birçok endüstriyel uygulamalarda kullanılabileceği öngörüldü.

Abstract:
In this study, Bi2O3 ternary system sample materials were synthesized using solid state reaction method sintering each of them. Structural properties of these electrolyte samples for solid oxide fuel cells (SOFCs) have been evaluated by means of X-Ray Diffraction (XRD), Differential Thermal Analysis (TG / DTA) and Scanning Electron Microscope (SEM). Electrical properties have been evaluated by four-probe method.
In this thesis, Nano-(Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x(CeO2)y (CeO2 = Yb2O3) tenary systems and micro size samples of this tenary systems have been investigated and compared. As a result of XRD measurements,  δ (cubic)-phase samples were obtained with a stable structure. As a results of electrical conductivity measurements; Nano-(Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x(CeO2)y tenary system activation energy was found that  having the values varying from 0.48 eV ≤ Ea ≤ 1.10 for high temperature values. The  second study, Nano-(Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x(Yb2O3)y tenary system, activation energy was found that having the values varying from 0.70 eV ≤  Ea  ≤ 1.42. The end study, (Bi2O3)1-x-y(Sm2O3)x(CeO2)y (CeO2 = Yb2O3) tenary system, activation energy was found that  having the values varying from 0.89 eV ≤  Ea  ≤ 1.18 eV. From that results; Nano sized materials have more low activation energy than micro sized materials.
The solid electrolyte systems we have synthesized in this study can be used in diverse industrial applications such as solid oxide fuel cells (SOFC).