KATI OKSİT YAKIT HÜCRELERİNDE KULLANILMAK ÜZERE ŞERİT DÖKÜM YÖNTEMİYLE BİZMUT TABANLI YENİ TİP ELEKTROLİTLERİN ÜRETİLMESİ VE YAKIT HÜCRE UYGULAMASI
Öz
Bizmut-temelli katı elektrolitler
özellikle oksijen pompaları, oksijen gaz dedektörleri ve yakıt pillerinde katı
elektrolit olarak kullanılmaktadır. Bu tür elektroseramikler, üretilmekte olan
Seria-temelli ve Zirkonya-temelli olanlara iletkenlik özellikleri bakımından güçlü
bir alternatif malzemedir. Bu çalışmada, kolay üretilebilen yeni tip Bizmut-tabanlı
katkılanmış katı elektrolit tozların sentezlenmesine, ince tabaka formunda şekillendirilmesine
ve elektriksel güç üretiminin gözlenmesi için tekli yakıt hücre uygulamasının
yapılmasına dair tüm süreçler ayrıntılı şekilde açıklandı. Bu amaçla Lantanit
grubunun (Gd2O3) ve (Dy2O3) oksit
bileşikleri (Bi2O3) içerisine farklı oranlarda katkılanarak
yeni tip Bizmut-temelli katı elektrolit tozlar üretildi, ardından şerit döküm
yöntemi ile ince tabaka formuna getirilerek fiziksel özellikleri araştırıldı. Üretilen
malzemelerin SEM ile mikroyapıları incelendi, empedans analizi ile sıcaklığa ve
zamana bağlı iletkenlik karakterizasyonları yapıldı, aktivasyon enerjileri ve
yük taşıyıcı sayıları ölçüldü. Ardından üretilen katı elektrolitin tekli yakıt
hücresi uygulaması yapıldı. Bunun için ekran baskı yöntemi ile elektrolitin her
iki yüzeyi elektrotlar ile kaplanıp güç üretimi test edildi. Tüm üretim
şartlarına ait süreçler ayrıntılı şekilde araştırılarak üretim şartlarına ait
tespit edilen parametreler açıklandı.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- [1] BOIVIN, J.C., “Structural and Electrochemical Features of Fast Oxide Ion Conductors”, International Journal of Inorganic Materials, 3, 1261-1266, 2001.
- [2] YAMAMURA, H., HIGASA, M., YAGI, Y., TAKAYAMA, T., “Electrical Conductivity in the (Bi0.8-xLnxEr0.2)2O3 (Ln=La, Pr, Nd) Systems”, Journal of the Ceramic Society of Japan, 117, 887-890, 2009.
- [3] UNG, D.W., NINO, J.C., DUNCAN, K.L., BISHOP, S.R., WACHSMAN, E.D., “Enhanced Long-Term Stability of Bismuth Oxide-Based Electrolytes for Operation at 500°C”, Ionics, 16, 97-103, 2010.
- [4] HSIEH, C., WANG, H., FUNG, K., “Effect of Double Doping on Crystal Structure and Electrical Conductivity of CaO and WO3-Doped Bi2O3”, Journal of the European Ceramic Society, 31, 3073-3079, 2011.
- [5] ARASTEH, S., MAGHSOUDIPOUR, A., ALIZADEH, M., NEMATI, A., “Effect of Y2O3 and Er2O3 Co-Dopants on Phase Stabilization of Bismuth Oxide”, Ceramics International, 37, 3451-3455, 2011.
- [6] WANG, S., HSU, Y., TSAI, W., LU, H., “The Phase Stability and Electrical Conductivity of Bi2O3 Ceramics Stabilized by Co-Dopants”, Journal of Power Sources, 218, 106-112, 2012.
- [7] LINN, C., KUO, Y., CHOU, C., “Effect of V2O5 Doping on Microstructure and Electrical Properties of Bi2O3-TiO2 Solid Oxide Electrolyte System”, Ceramics International, 39, 1711-1716, 2013.
- [8] SAMMES, N.M., TOMPESTT, G.A., NAFE, H., ALDINGER, F., “Bismuth Based Oxide Electrolytes-Structure and Ionic Conductivity”, Journal of the European Ceramic Society, 19, 1801-1826, 1999.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Makine Mühendisliği
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Yayımlanma Tarihi
31 Ocak 2018
Gönderilme Tarihi
10 Nisan 2017
Kabul Tarihi
19 Ekim 2017
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2018 Cilt: 7 Sayı: 1