(Bi2O3)-(Tb4O7) ikili sistemine (Sm2O3), (Gd2O3) ve (Eu2O3) bileşiklerinin katkılanmasıyla oluşan üçlü sistemlerinin sentezlenmesi, yapısal, termal ve elektriksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of crystallographic and electrical conductivity properties of (Sm2O3), (Gd2O3) and (Eu2O3) doped (Bi2O3) electrolytes
Yazar: İSMAİL ERMİŞ
Danışman: PROF. DR. YILMAZ DAĞDEMİR ; DOÇ. DR. MEHMET ARI
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında 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) ve Termal analiz (TG/DTA) ile elektriksel özellikleri ise dört nokta elektriksel iletkenlik yöntemi yoluyla karakterize edildi. Bu tezde; (Bi2O3)1-x-y(Tb4O7)x(Ln2O3)y (Ln= Sm, Gd, Eu) üçlü sisteminin kristalografik ve elektriksel özellikleri araştırıldı (x=5-10,y=5-10-15-20). Üçlü sistemlerin XRD ölçümleri sonucunda ?(kübik)-fazına sahip kararlı yapıda örnekler elde edildi. Elektriksel iletkenlik ölçümleri sonucunda, her üçlü sistemin numunelerinde de  Tb4O7 sabit olmak üzere Sm2O3, Gd2O3, Eu2O3 %5,10,15,20 mol miktarının artması ile elektriksel iletkenliğin azaldığı gözlendi. (Bi2O3)0.90(Tb4O7)0.5(Sm2O3)0.5 sisteminde en yüksek iletkenlik 0,16 (?.cm)-1, (Bi2O3)0.90(Tb4O7)0.5(Gd2O3)0.5 sisteminde en yüksek iletkenlik 0,17 (?.cm)-1,  (Bi2O3)0.90(Tb4O7)0.5(Eu2O3)0.5 sisteminde ise en yüksek iletkenlik 0,67 (?.cm)-1 olarak gözlenmiştir. Bu çalışmada sentezi gerçekleştirilen katı elektrolit sistemlerinin birçok endüstriyel uygulamalarda, örneğin katı oksit yakıt hücrelerinin (SOFC) üretiminde kullanılabilecekleri öngörüldü.

Anahtar Kelimeler: Yakıt hücresi, Katı elektrolit, Katıhal Reaksiyonu, Elektriksel iletkenlik, Aktivasyon enerjisi

Abstract:
In this study, Bi2O3 ternary systems namely; (Bi2O3)1-x-y(Tb4O7)x(Sm2O3)y, (Bi2O3)1-x-y(Tb4O7)x(Gd2O3)y  and  (Bi2O3)1-x-y(Tb4O7)x(Eu2O3)y (x=5,10 and y=5,10,15,20) as electrolyte materials for solid oxide fuel cells (SOFCs) applications were synthesized using solid state reaction method. Structural and electrical properties of the synthesized materials were evaluated by means of XRD, TG / DTA and four-probe method.
The results of XRD measurements showed that the stable ? (cubic)-phases were obtained The electrical conductivity of the obtained ternary phases decreased with the increase of Sm2O3, Gd2O3 and Eu2O3 mole ratios at a fixed moleratios of  Tb4O7. For the (Bi2O3)1-x-y(Tb4O7)x(Sm2O3)y, (Bi2O3)1-x-y(Tb4O7)x(Gd2O3)y and (Bi2O3)1-x-y(Tb4O7)x(Eu2O3)y systems,  the highest conductivity values were obtained for (Bi2O3)0.90(Tb4O7)0.5(Sm2O3)0.5 0.16 (?.cm)-1, (Bi2O3)0.90(Tb4O7)0.5(Gd2O3)0.5  0.17 (?.cm)-1 and (Bi2O3)0.90(Tb4O7)0.5(Eu2O3)0.5 0.67 (?.cm)-1 phases, respectively The samples synthesized in this thesis can be used in diverse industrial applications such as electrolytes for the solid oxide fuel cells (SOFC). 

Keywords : Fuel cell, Solid electrolyte, Solid state reaction, Electrical conductivity, Activation energy