Yüksek Performanslı ve Uzun Ömürlü Perovskit Elektrotlu SOEC Hücresi Geliştirilmesi

Akkuş M. S. (Yürütücü), Çelik S., Duran C., Özcan H., Toros S.

TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2025 - 2028

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Destek Programı: 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı
Başlama Tarihi: Mart 2025
Bitiş Tarihi: Nisan 2028

Proje Özeti

Katı oksit elektrolizör hücre (SOEC), suyun elektrolizi yoluyla hidrojen üretiminde yüksek verimlilik sunan ileri teknoloji çözümlerinden biridir. SOEC’ler, sürdürülebilir enerji dönüşümünde kilit bir rol oynamakta olup, enerji sistemlerinin karbonsuzlaştırılması, yenilenebilir enerji kaynaklarının entegrasyonu ve enerji depolama kapasitesinin artırılması gibi alanlarda önemli katkılar sağlamaktadır.

Projenin amacı, yüksek performanslı ve uzun ömürlü SOEC'ler geliştirmektir. Bu kapsamda, daha önce literatürde çalışılmamış olan çift perovskit yapısındaki Sr₂FeNiMoO₆ bileşiği elektrot malzemesi olarak kullanılacaktır. Bileşiğin sentezi sırasında farklı metal oranları denenerek, bu oranların SOEC hücresinin performansı üzerindeki etkileri detaylı bir şekilde incelenecektir. Sr₂FeNiMoO₆ bileşiğinin yüksek oksijen iyonu iletkenliği ve termal kararlılığı potansiyeli sayesinde, SOEC hücrelerinde hem verimliliğin artırılması hem de uzun süreli stabilite sağlanması beklenmektedir. Elektrotların sentezi EDTA-sitrik asit sol-gel yöntemi ile gerçekleştirilecek ve nano boyutta, gözenekli ve homojen yapılar elde edilecektir. Elde edilen ürünlerin yapısal özellikleri XRD, SEM, TGA, DSC ve RAMAN gibi ileri karakterizasyon teknikleriyle analiz edilecektir. Ayrıca, elektrokimyasal karakterizasyon çalışmaları ile SOEC hücrelerinin performansı belirlenerek, hücre içi direnç, iyon iletkenliği ve aktivasyon enerjisi gibi parametreler değerlendirilecektir. Proje kapsamında hücre tasarımı ve performans testleri de önemli bir yer tutmaktadır. Elektrokimyasal performans testleri (polarizasyon eğrileri, empedans spektroskopisi, Tafel eğrileri ve sabit akım testleri) ile hücrelerin verimliliği ve dayanıklılığı değerlendirilecek, aynı zamanda uzun süreli stabilite ve termal döngü testleri ile elektrotların çalışma ömrü belirlenecektir. Ayrıca yapılacak olan projede, hem yüksek sıcaklıkta çalışan SOEC’lerin malzeme geliştirmesini hem de bu malzemelerin ekonomik uygulanabilirliği de kapsamlı bir şekilde ele alınacaktır. Proje, deneysel çalışmaların yanı sıra istatistiksel deney tasarımı (DOE) yöntemi kullanılarak hücre performansını etkileyen değişkenlerin optimize edilmesini de içermektedir. Termodinamik analizler ve termo-ekonomik değerlendirmeler yoluyla, bu SOEC'lerin endüstriyel hidrojen üretim sistemlerine entegrasyonunun teknik ve ekonomik fizibilitesi incelenecektir. Projenin sonunda, hidrojen üretiminde yüksek verimlilik, düşük maliyet ve uzun süreli dayanıklılık sunan bir SOEC teknolojisi geliştirilmesi hedeflenmektedir. Bu çalışma, yeşil enerji çözümlerine yönelik küresel çabaları destekleyerek, endüstriyel hidrojen üretiminde sürdürülebilir bir teknoloji sağlamayı amaçlamaktadır.

Sonuç olarak, bu proje, yeşil hidrojen üretimi ve Türkiye’nin enerji dönüşümüne katkı sağlama potansiyeli taşıyan SOEC teknolojisinde önemli bir ilerleme sağlamayı hedeflemektedir. Geliştirilecek olan Sr₂FeNiMoO₆ elektrotları, daha verimli, uzun ömürlü ve sürdürülebilir SOEC’lerin geliştirilmesine olanak tanıyacaktır. Bu teknolojinin yaygınlaşması, enerji güvenliğini artırırken teknolojik yeniliği teşvik edebilir, ekonomik büyümeyi destekleyebilir ve Türkiye'nin iklim değişikliği ile sürdürülebilir kalkınma hedeflerine katkıda bulunabilir. Aynı zamanda, bu teknoloji yenilenebilir enerji kaynaklarıyla entegre edilerek Türkiye'nin hidrojen ekonomisinde öncü rol oynamasını sağlayabilir.