Elektro-eğirme yöntemiyle bor katkılı Bi2M3Co2 oksit, (M=Sr, Ca, Ba) termoelektrik nanokompozit üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of boron doped Bi2M3Co2 oxide, (M=Sr, Ca, Ba) thermoelectric nanocomposite by electrospinning
Yazar: EMRE ÇINAR
Danışman: PROF. DR. AHMET AKDEMİR
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Nanokompozitler = Nanocomposites

Özet:
Bu çalışmada, Bi2M3Co2 Oksit, (M=Sr, Ca, Ba) termoelektrik nanokompozit malzeme elde etmek ve elde edilen bu malzemelere bor ilavesinin etkisini gözlemlemek amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda toplamda altı farklı polimer çözelti hazırlanmış olup bu çözeltilerden elektro-eğirme yöntemi ile nanolifler üretilmiştir. Üretilen nanolifler kalsinasyon işlemine tabi tutularak toz halinde termoelektrik nanokompozit malzemeler elde edilmiştir. Nanoliflerin kalsinasyon işlemi öncesi ve sonrasındaki morfolojileri taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Kalsinasyon sonucunda elde edilen toz halindeki termoelektrik nanokompozit malzemelerin kristal kafes yapıları, X-ışınları kırınımı cihazı ile karakterize edilmiştir. Daha sonra, toz halindeki malzemeler pelet haline getirilmiş ve uygun sıcaklıkta sinterleme işlemine tabi tutulmuştur. Sinterleme sonrası elde edilen numunelerin termoelektriksel özellikleri (ısıl iletkenlik, elektriksel iletkenlik, Seebeck katsayısı, başarım ölçütü) 10-300 K sıcaklıkları arasında fiziksel özellikler ölçüm sistemi aracılığı ile ölçülmüştür. Ölçüm sonuçlarına göre oda sıcaklığında, numunelerin Seebeck katsayılarının p-tipi taşıyıcı gibi pozitif olduğu ve 86.05 ? 137.45 µV/K aralığında değiştiği; numunelerin başarım ölçütü değerlerinin (ZT) ise (2.66 ? 14.18) × 10^(-4) aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Ayrıca, bor ilavesiyle elektriksel iletkenliğin ve termal iletkenliğin arttığı; Seebeck katsayısı ve başarım ölçütü değerinin ise azaldığı gözlenmiştir. Sonuç olarak, borun ilavesi ile numunelerin termoelektriksel verimlilikleri azalırken, en iyi termoelektriksel verimin bor katkısız baryum stabilizeli bizmut kobalt oksit termoelektrik nanokompozit malzeme ile elde edildiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, it is aimed that production of Bi2M3Co2 Oxide, (M=Sr, Ca, Ba) thermoelectric nanocomposite materials and determination of boron impact to these materials. Six different polymer solutions were obtained and nanofibers were produced from these solutions via electrospinning. Then, thermoelectric nanocomposite powders were obtained by calcining of the produced nanofibers. The nanofibers and the powders morphology were analyzed via scanning electron microscope. The obtained thermoelectric nanocomposite powders were characterized via X-ray diffractometer. Then, pellets which obtained after pressing, were sintered at the appropriate temperature. Thermoelectrical properties (thermal conductivity, electrical conductivity, Seebeck coefficient, figure of merit) were measured at 10-300 K via physical properties measurement system. According to the measurement results, it is determined that the samples have a Seebeck coefficients between 86.05 ? 137.45 µV/K at room temperature. The Seebeck coefficients for all samples is positive which corresponds to a p-type transport behavior. The samples have a figure of merit values (ZT) between (2.66 ? 14.18) × 10^(-4) at room temperature. It is observed that electrical and thermal conductivity increased; Seebeck coefficient and the figure of merit decreased with the boron doping. Consequently, thermoelectrical efficiency of samples decreased with the boron doping. The best thermoelectrical efficiency was obtained with the boron undoped to barium stabilized bismuth cobalt oxide.