Gd2O3, Tb4O7 ve Ho2O3 üçlü katkılı Bi2O3'in sentezlenmesi, yapısal ve elektriksel özelliklerinin araştırılması
Investigation of structural and electrical properties of synthesis of Gd2O3, Tb4O7 and Ho2O3 three additive Bi2O3
Yazar: ATAKAN ÇENGEL
Danışman: PROF. DR. MEHMET ARI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında (Bi2O3)1-x-y-z, (Gd2O3)x, (Tb4O7)y ve (Ho2O3)z bileşikleri farklı oranlarda karıştırılarak katı hal reaksiyonu ile sentezlendi. Mol katkı oranları yüzde olarak; x=y=z=5, x=z=5 iken y=10-15-20, y=z=5 iken x=10-15-20 ve x=y=5 iken z=10-15-20 olarak belirlendi ve B serisi (B1-B10) olarak etiketlendi. Sentezlenen numunelerin elektriksel iletkenlik ölçümü dört nokta yöntemi ile, yapısal özellikleri ise XRD ve DTA/TG ölçümleri ile belirlendi.
Termal Gravimetri analizlerine göre B2 ve B5 numaralı numunelerde kütle kaybı meydana geldiği görülürken, diğer numunelerin kütlesinde önemli bir değişiklik olmadığı görüldü. Diferansiyel Termal Analizlere göre B1 haricindeki toz numunelerde, yaklaşık 650⁰C sıcaklıktan sonra endotermik ve ekzotermik reaksiyonların oluştuğu görüldü. X-ışını difraktometresiyle yapılan ölçümlere göre toz numunelerin karışık fazda olduğu, palet numunelerin ise δ fazına geçiş yaptığı görüldü. Elektriksel iletkenlik ölçümlerine göre iletkenliği en yüksek numunenin B5, iletkenliği en düşük numunenin ise B4 olduğu, katkı oranının iletkenlikle ters orantılı olduğu görüldü. Elektriksel iletkenlik ölçümü sonuçlarından aktivasyon enerjileri hesaplandı. Düşük sıcaklık bölgesinde en yüksek aktivasyon enerjisine sahip olan numunenin B2, en düşük ise B4 olduğu, yüksek sıcaklık bölgesinde en yüksek aktivasyon enerjisine sahip olan numunenin B4, en düşük ise B1 olduğu görüldü.
Sentezlenen numunelerin katı elektrolit olarak birçok alanda kullanılabileceği düşünülmektedir.

Anahtar Kelimeler: Yakıt pili, Katı oksit yakıt pili, Katı elektrolit, Bizmut oksit

Abstract:
In this thesis (Bi2O3)1-x-y-z, (Gd2O3)x, (Tb4O7)y and (Ho2O3)z compounds were synthesized by solid-state reaction with mixing in different ratios. Mol addition rates in percent; x=y=z=5, x=z=5 when y=10-15-20, y=z=5 when x=10-15-20 and x=y=5 when z=10-15-20 determined and labeled as B series (B1-B10). Electrical conductivity of synthesized samples was measured by four-point method, the structural properties were determined by XRD and DTA/TG measurements.
According to TG analysis, loss of mass was observed in the samples B2 and B5, while there was no significant change in the mass of the other samples. According to DTA analysis, endothermic and exothermic reactions were observed in the powder samples other than B1 after approximately 650⁰C. According to XRD measurements, powder samples were in mixed phase and the crystal phase of other samples were changed to δ-phase. The sample with the highest electrical conductivity was B2, while the lowest electrical conductivity was B4. Contribution ratio was inversely proportional to conductivity. Activation energies were calculated from the electrical conductivity measurement results. The sample with the highest activation energy in the low temperature region was B2, the lowest was B4. The highest activation energy in the high temperature region was B4 and the lowest was B1.
It's thought that the synthesized samples can be used in many areas as solid electrolyte.

Keywords: Fuel cell, Solid oxide fuel cell, solid electrolyte, Bismuth oxide