Ce1-x-ySmxHoyO2 seramik elektrolitlerin sol-jel yöntemi ile sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of Ce1-x-ySmxHoyO22 ceramic electrolytes by sol-gel method
Yazar: AHMET HAMDİ BAKIR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HANDAN ÖZLÜ TORUN
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Son yıllarda giderek azalan linyit kaynakları yeni enerji arayışlarını doğurmasıyla birlikte Katı Oksit Yakıt Hücresi (KOYP) buluşu gerçekleşmiştir. KOYH, yakıt hücresi teknolojisi içerisinde yüksek sıcaklıkta yüksek verimliliğe sahip olandır. Bu özelliğinden dolayı sabit güç üretim sistemlerinde, kojenerasyon ünitelerinde, askeri çalışmalar gibi birçok alanda kullanılabilmektedir. Bir katı oksit yakıt pilinin temel bileşenleri anot, katot ve elektrolittir. Katı oksit yakıt hücreleri için en önemli bileşen; oksijen iyonik iletkenliğine sahip olan seramik elektrolitlerdir. Katı oksit yakıt hücresinin verimliliği kullanılan elektrolitin çeşidine bağlıdır. 550-700 oC arasında yüksek iletkenlik ve yüksek verim özellikleri gösteren elektrolitler kurulum ve işletme için sistem maliyetini azaltır, uygulanabilirliği artırır. Günümüzde katı Seryum (IV) Oksit tabanlı elektrolitler ise daha düşük sıcaklıkta yüksek iletkenliğe sahiptir. 
Bu çalışmada CeO2 tabanlı üçlü sistem örnek materyalleri sol jel metodu ve sonrasında her biri ısıl işleme tabi tutularak sentezlenmiştir. Katı oksit yakıt pili (KOYP) için üretilen bu katı seramik elektrolitlerin yapısal özellikleri X-Işınları Difraktometresi (XRD), Diferansiyel Termal Analiz - Termo ağırlık ölçer (DTA -TG) ile karakterize edilmiştir. Elektriksel özellikleri ise dört nokta elektriksel iletkenlik yöntemi yoluyla karakterize edilmiştir. XRD ölçümleri sonuçları, Ce1-x-ySmxHoyO2 (x=5, 10, 15, y=5, 10, 15) örneklerinin florit yapıda olduğunu göstermiştir. Sıcaklığa bağlı elektriksel iyonik iletkenlik ölçümleri sonucunda en yüksek elektriksel iletkenlik Ce0.80Sm0.10Ho0.10O2 sistemi için 655°C' de 6.92x10-3 (Ω.cm)-1 'dir.
Anahtar Kelimeler: Sol-jel, seramik elektrolit, katı oksit yakıt hücresi

Abstract:
In the last few years, the decline in lignite sources has led to the search for newenergy and the invention of Solid Oxide Fuel Cell has been realized. Solid oxide fuel cells are those that have high efficiency at high temperature in the fuel cell technology. Due to this feature, it can be used in many are as such as constant power generation systems, cogeneration units, military works. The main components of a solid oxide fuel cell area node, cathode and electrolyte. The most important component for solid oxide fuel cells; These are ceramic electrolytes having oxygenionic conductivity. The efficiency of the solid oxide fuel cell depends on the type of electrolyte used. Electrolytes with high conductivity and high efficiency between 550-700 oC reduce system cost for installation and operation, increase applicability. Cerium (IV) Oxide – based electrolytes have high conductivity at lower temperature.
In this study, CeO2-based triple system sample materials were synthesized by sol-gel reaction and subjected to heat treatment. The structural properties of these solid ceramic electrolytes produced for solid oxide fuel cell (SOFC) are characterized by X-Ray Diffractometry (XRD), Differential Thermal Analysis - Thermo-weightmeter (DTA-TG). The electrical properties are characterized by a four-point electrical conductivity method. The results of XRD measurements showed that Ce1-x-ySmxHoyO2  (x = 5, 10, 15, y = 5, 10, 15) samples had cubic crystallographic structure. Phasestability With DTA measurements, control and comparison of most samples has been shown to be the stable of CeO2. The highest electrical conductivity Ce0.80Sm0.10Ho0.10O2 system is 6.92x10-3 (Ω.cm)-1 at 655 ° C. Itwasfoundthat the compound obtained as a result of the evaluationscould be used in medium temperature solid oxide fuel cells.
Keywords: Sol-gel, ceramic electrolyte, solid oxide fuel cell