Katı oksit yakıt hücrelerinde kullanılacak seramiklerin üretim ve karakterizasyonu
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gebze Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Malzeme Bilimi Ve Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: EZGİ DEMİRALP
Danışman: Cihangir Duran
Özet:
Seryum oksit tabanlı elektrolitler lantanit grubundaki elementlerle katkılanarak katı oksit yakıt hücrelerinde oksijen iyon iletkenleri olarak kullanılmaktadır. Yüksek saflıkta saf seryum oksit n-tipi yarı iletken olmasına rağmen indirgeyici şartlar altında ve yüksek sıcaklıklarda oksijen kaybeder. Seryum oksite eklenen lantanit grubundan malzemeler karışık elektronik-iyonik iletim gösterir.Bu tez çalışmasında, katı oksit yakıt hücresinde yaygın olarak kullanılan %10 mol gadolinyum içeren seryum oksitin (10GDC) üretim ve karakterizasyonu yapılarak incelenmiş, literatürle uyumluluğu araştırılmıştır. 10GDC şerit döküm prosesi ile hazırlanmış, hazırlanan numuneler farklı sıcaklık rejimlerine tabii tutulmuştur. 1550°C'de 2 saat (ısıtma hızı 5°C/dak) sinterlenen numuneler % 97 göreceli yoğunluğa, 1500°C'de 8 saat (ısıtma hızı 3°C/dak) sinterlenen numuneler %95 göreceli yoğunluğa ulaşmıştır. Daha sonra bu numunelerin XRD faz analizleri yapılarak, yapıda herhangi bir impürite olmadığı görülmüş, tüm piklerin GDC'ye ait olduğu saptanmıştır. Sinterlenen numunelerin SEM görüntüleri sayesinde mikroyapıları incelenmiş, sinterleme sıcaklığının artmasıyla birlikte yapıdaki gözeneklerin elimine edildiği ve tanelerin büyüdüğü, kalan gözeneklerin tane sınırında ve yok olmaya meyilli oldukları gözlenmiştir. En yoğun olan numunenin elektriksel özellikleri empedans analizi sonucunda çıkan kompleks empedans diyagramındaki verilerden hesaplanarak, toplam iletkenliğe bağlı aktivasyon enerjisi 0,85 eV olarak hesaplanmış, iletkenlik 600°C'de 0,128*10-2 S/cm, 650°C'de 0,3012*10-2 S/cm, 700°C'de 0,3642*10-2 S/cm olarak bulunmuştur. Aktivasyon enerjisinin artmasıyla iletkenliğin düştüğü, test sıcaklığının arttırılması ile iletkenliğin arttığı gözlenmiştir.