Katı oksit yakıt hücreleri için seryum oksit esaslı elektrolitlerin hazırlanması
Preparation of ceria based electrolytes for solid oxide fuel cells
Yazar: TUBA KARACA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. M. A. FARUK ÖKSÜZÖMER
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Samaryum = Samarium ; Seryum oksit = Cerium oxide

Özet:
Yakıt hücresi sistemleri gelecekte dünyanın enerji ihtiyacının önemli bir kısmını karşılaması beklenen enerji teknolojilerinin ana temasını oluşturmaktadır. Yakıt hücresi elektrolit ve anot/katot kısımlarından oluşmaktadır. Yakıt hücrelerinin performansını en çok etkileyen ana malzemesi elektrolittir. Günümüzde alkali, fosforik asit, eriyik karbonat, polimer elektrolit membran (PEM), katı oksit yakıt hücresi (SOFC) tipleri mevcuttur. Son yıllarda bu yakıt hücresi tiplerinden özellikle PEM ve SOFC'nin taşınabilir ve sabit enerji sistemlerinde kullanılabilirlikleri yaygınlaşmaktadır. SOFC sistemlerinin en büyük sorunu yüksek sıcaklıklarda çalışma zorunluluğudur. Bu nedenle, düşük sıcaklıkta yüksek iyonik iletkenliğe sahip uzun süreli kullanımda yüksek iletkenliğini koruyacak yeni elektrolit malzemelerin geliştirilmesi ve sonuç olarak SOFC uygulamalarının daha verimli ve yaygın kılınması hedeflenmektedir. Bu amaçla yakıt hücrelerinin temel birimi olan elektolitlerin; Seryum oksit esaslı ve nano boyutta olmak üzere, sıvı fazda süspansiyon halinde bulunan katı partiküllerinin (sol) su ya da alkol çıkışı sonucu farklı bir faz (gel) oluşturmalarına dayanan Pechini yöntemi ile ve genel reaksiyon mekanizması; inorganik katı bileşenin çözünmesi, çözelti içinde indirgenmesi, homojen çekirdeklenme ve metalik fazın büyümesi kademelerini içeren Poliol yöntemiyle hazırlanması amaçlanmıştır. Bu çalışmada Seryum oksit yapısına kazandırılan Samaryum ilavesinin iletkenlik üzerindeki etkisi incelenmek istenmekte ve kullanılan farklı hazırlama yöntemlerinin karşılaştırılması amaçlanmaktadır. Elektrolitin üretimi için optimum koşulların bulunmasına ve XRD, SEM, TG/DTA analizleri ile yapılarının aydınlatılmasına çalışılacaktır. İletkenlik ise Empedans Analizörü ile ölçülecektir.

Abstract:
Fuel Cell Systems is the fundamental subject of energy technologies which provide most important part of energy requirement of the world. Fuel cells consist of electrolyte and anode/cathode parts. In fuel cells, electrolyte is the most effective part in performance. Nowadays alkali, molten carbonate, polymer electrolyte membran (PEM), solid oxide (SOFC) fuel cell types are existent. Recently, PEM and SOFC types of fuel cells are common availability on portable and fixed energy systems. The major problem of SOFC systems is necessity on high temperatures. So; developing new electrolyte material that is high ionic conductibility on lower temperature and keeps high conductibility on long term works and eventually making SOFC applications productive and common is the main intension. Therefore; electrolytes that are the main parts of fuel cells are intented to prepare as nano sized and ceria based by Pechini method which depends on solid particules (sol) exist as suspansion on liquid phase, making a different phase (gel) with water or alcohol exiting and by Polyol method which has general reaction mechanism that contains dissolution of inorganic solid components, reduction in solution, homogeneous nucleation and growing of metallic phase. In the present study, desired research is effects on conductivity of Cerium Oxide that is doped with Samaria and comparing of different preparation methods that are used. This research will attend to light up the structure of electrolytes by XRD, SEM, TG/DTA analysis and find optimal conditions for synthesizing electrolytes by Pechini method. Conductivity will measure by Impedance Analyzer.