Erimiş karbonat yakıt hücresi anot malzemesi sentezi ve karekterizasyon çalışmaları
Synthesis and characterization of molten carbonate fuel cell anode materials
Yazar: UĞUR CAN İYİDİR
Danışman: Y.DOÇ.DR. GÖKSEL ÖZKAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
ERİMİŞ KARBONAT YAKIT HÜCRESİ ANOT MALZEMESİ SENTEZİVE KAREKTERİZASYON ÇALIŞMALARI(Yüksek Lisans Tezi)Uğur Can İYİDİRGAZİ ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜOcak 2007ÖZETEnerji teminindeki politik kısıtlamalar, petrol fiyatlarındaki aşırı artışlarve fosil yakıtların çevresel etkileri nedeniyle dünyadaki gelişmiş bütünülkeler yenilenebilir, temiz enerji kaynakları arayışlarınıhızlandırmışlardır. Fosil yakıtlara alternatif enerji kaynağı olarakdüşünülen ve çevre dostu olan hidrojen enerjisi ile hidrojen enerjisininen önemli uygulama alanı olan yakıt hücrelerinin geliştirilmesiçalışmaları günden güne artarak devam etmektedir.Bu çalışmada hidrojen enerjisi kullanan yakıt hücrelerinin bir türü olanyüksek verimlerine sahip ve yerleşik uygulamalarda da kullanılanabilenerimiş karbonat yakıt hücresinin anot ve katot malzemelerisentezlenmiş ve karakterizasyon çalışmaları yürütülmüştür.Erimiş karbonat yakıt hücresi anot ve katot materyali için üç farklı şeritşerit-döküm (Tape-Casting) yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Buşeritler nikel , %5 krom içeren nikel krom şerit ve %10 krom içerennikel krom şeritlerdir.Elde edilen yeşil nikel şerit 6500C atmosfer ortamında kalsine edilerekerimiş karbonat yakıt hücresi materyali olan NiO yapı elde edilmiştir.NiOyapının SEM görüntüsü çekilmiş ve TGA-DTA analizi yapılmıştır.Anot malzemeleri sentezlemek amacıyla, nikel, %5 ve %10 kromiçeren yeşil nikel-krom şeritler iki farklı sıcaklıkta (650-800oC) üç farklıhidrojen-azot gazı karışımı yüzdesinde (%30H2, %50H2, %100H2)hidrojenerasyona tabi tutulmuştur.Hidrojenerasyon sonucunda elde edilmiş olan anot materyallerininSEM görüntüleri çekilmiş yüzey alanları BET cihazı ile ölçülmüştür. Eldeedilen nikel anot yapının yüzey alanı; 2,83 m2/g, %5 krom içeren nikel-krom anot yapının yüzey alanı; 5,28 m2/g, %10 krom içeren nikel kromanot yapının yüzey alanı; 3,05 m2/g olarak bulunmuştur.Sentezlenen anot malzemelerinin yüzey alanlarını arttırmak amacıyla,anot malzemeleri sol-jel yöntemiyle hazırlanmış olan aluminaçözeltisine Emdirme-Daldırma (impregnation) yöntemi kullanılarakdaldırılmış ve yüzey kaplama işlemi yapılmıştır.Kaplama işlemi yapıldıktan sonra anot materyallerinin SEM görüntüleriçekilmiş yüzey alanları ve gözeneklikleri belirlenmiştir. Alumina ilekaplanmış olan nikel anot yapının yüzey alanı; 3,71 m2/g, gözenekliliği0,48, %5 krom içeren nikel-krom anot yapının yüzey alanı; 7,27,gözenekliliği 0,51, %10 krom içeren nikel-krom anot yapının yüzeyalanı 4,07 m2/g, gözenekliliği 0,50 olarak bulunmuştur.Bilim Kodu :912.1.092Anahtar Kelimeler :Erimiş karbonat yakıt hücresi, Anot, Ni, Cr, AluminaSayfa adedi :98Tez Yöneticisi :Yrd.Doç.Dr. Göksel ÖZKAN

Abstract:
SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF MOLTEN CARBONATEFUEL CELL ANODE MATERIALS(M. Sc. Thesis)Uğur Can İYİDİRGAZI UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYJanuary 2007ABSTRACTThe developed countries make more invesment on ( pay more attentionto) reproducable, clean energy sources beacause of the politicalrestrictions, increase in patrol prices and harmfull environment effectsof fossil fuels.Hydrogen energy, known as environment friendly, is considered as analternative to the fossil fuels. The studies on fuel cells which areimportant implementation of hydrogen energy incrase day by day. Themolten carbonate is a type of fuel cell which uses hydrogen energy.Since the molten carbonate has high energy potential, this energysource can be used in industrial applications. In this study, the anodeand cathode of molten carbonate fuel cells are synthesized andcharacterized. Three different types of anode materials for moltencarbonate fuelcells are synthesized using tape-casting method. Thesematerials are nickel, nickel-chrome tape, including %5 chrome andnickel-chrome tape, including %10 chrome.NiO which is a cathode material of molten carbonate fuel cell isat 6500C atmosphericobtained by calcination of green nickel tapecondition. SEM photography of NiO were taken and TGA-DTA analysisof NiO is carried out.Nickel, nickel-chrome tape, including %5 chrome and nickel-chrometape, including %10 chrome were hydoregenated by using threedifferent hydrogen-nitrogen mixtures (%30H2, %50H2, %100H2) at twodiffrent temperatures (650-800oC). The anode material is obatained as aresult of hydogeneration.The SEM photos of anode materials which were obtained fromhydrogeneration are taken. Also surface areas of anode materials weremeasured by using BET. The surface area of nickel was measured as2,83 m2/g, the surface area of nickel-chrome tape, including %5chrome was measured as 5,28 m2/g, the surface area of nickel -chrome tape, including %10 chrome was measured as 3,05 m2/g. Inorder to increase the surface area of synthesized anode materials,synthesized anode materials are dipped to Aluminia solution which isprepared by sol-jel method using impregsion method and surfaceplating process is achieved. The SEM photos of anode materials whichobtained from plating process were taken. Surface areas of anodematerials were measured by using BET. The surface area of nickel wasmeasured as 3,71 m2/g, the surface area of nickel-chrome tape,including %5 chrome was measured as 7,27 m2/g, the surface area ofnickel-chrome tape, including %10 chrome was measured as 4,07m2/g. Also Porosity of anode materials were measured. The Porosity ofnickel was measured as 0,48, The Porosity of nickel-chrome tape,including %5 chrome was measured as 0,51, the Porosity of nickel -chrome tape, including %10 chrome was measured as 0,50.Science Code :912.1.092Keywords :Molten carbonate fuel cell,, Ni,Cr, AnodePage Number :98Adviser :Asist.Prof.Dr. Göksel ÖZKAN