Araştırma Makalesi

Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi

Cilt: 7 Sayı: 5 10 Aralık 2024
PDF İndir
EN TR

Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi

Öz

Bu çalışma, önceki çalışmalarda sunduğumuz katot ve anot destekli düzlemsel tek odacıklı katı oksit yakıt pillerinin (TO-KOYP) üretimi için geliştirilmiş tek adımlı ortak sinterleme yönteminin elektrolit destekli düzlemsel TO-KOYP’lerin üretimine uygulanabilirliğini araştırmaktadır. Ayrıca bu yöntemle elde edilen elektrolit destekli düzlemsel TO-KOYP’lerin enerji dönüşüm kabiliyetleri test edilmiştir. Pillerin anot, elektrolit ve katot katmanları için kullanılan malzemeler sırasıyla; nikel oksit (NiO)–gadolinyum katkılı ceria (CGO), CGO ve lantan stronsiyum kobalt ferrit (LSCF))–CGO’dan oluşmaktadır. Optimize edilmiş sıcak presleme ve sinterleme ayarlarıyla birlikte iyi tanımlanmış kalınlık oranı ve kalınlığa sahip elektrolit destekli düzlemsel bir TO-KOYP’nin tek aşamalı ortak sinterleme yöntemiyle üretebilirliği görülmüştür. Sinterleme sırasında çatlama ve delaminasyon olmadığı fakat pilin kenarlarında eğriliğin olduğu görülmüştür. Pilin diğer destek türlerinde yapıldığı gibi sinterleme sırasında pil üzerine yerleştirilen belirli kütleye sahip gözenekli alümina plakaları kullanılarak eğrilik oluşumu engellenmiş neredeyse tamamen düz bir pil elde edilmiştir. Elde edilen piller 600°C’de farklı yakıt/oksijen oranlarına sahip metan-oksijen-nitrojen gaz karışımlarında tek haznede test edilmiştir. Elektrolit kalınlığının arttırılması, pilin tek aşamada ortak sinterlenebilirliğinin artmasına yol açmasına rağmen pil performansı üzerinde olumsuz etkilere sebep olmuştur. Nihai düzlemsel pilin (kalınlık 60-300-40 µm, anot-elektrolit-katot) maksimum güç yoğunluğu ve açık devre voltajı (OCV) yakıt açısından zengin durumda (gaz karışımı 7, CH4-O2-N2 100-38-100 ml dk-1, R:2,6) sırasıyla; 14,4 mW cm-2 ve 0,55 V olarak bulunmuştur. Maksimum güç yoğunluğu ve OCV nihai düzlemsel pilden daha ince bir elektrolite sahip olan fakat kenarlarında eğrilik bulunan pil 1’den aynı gaz karışımında sırasıyla 29,39 mW cm-2 ve 0,55 V olarak elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

Türkiye Cumhuriyeti Milli Eğitim Bakanlığı, Loughborough University, Bitlis Eren Üniversitesi

Teşekkür

Çalışma, Türkiye Cumhuriyeti Milli Eğitim Bakanlığı ile birlikte EPSRC’nin Hindistan-İngiltere İşbirliğine Dayalı Yakıt Pilleri Araştırma Girişimi Projesi tarafından desteklenen “Katı Oksit Yakıt Pillerinin Hızlandırılmış Yaşlanması ve Bozunmasının Modellenmesi” (EP/I037059/1) projesi ile desteklenmiştir. Ayrıca Birleşik Krallık-Kore İşbirlikçi Araştırma Etkinliği Projesi (EP/M02346X/1) EPSRC'nin Yakıt Pillerinde "SOFC Yığınlarının İzlenmesi ve Kontrolü İçin Yeni Teşhis Araçları ve Teknikleri" konulu projesi ile destek vermiştir. Yazarlar yukarıda adı geçen tüm destekçilere sağladıkları finansmandan dolayı minnetle teşekkür ederler.

Kaynakça

  1. Ao G., Yan Y., Zhao P., Pan Z., Lv Z. ve Wang, Z. Enhanced redox and reoxidation tolerances of Ce0.8Gd0.2O1.9 electrolyte for Ni cermet anodes in single-chamber SOFCs. Journal of Solid State Electrochemistry 2022; 26(3): 865–873. doi:10.1007/s10008-022-05130-0
  2. Bedon A., Viricelle JP., Rieu M., Mascotto S. ve Glisenti A. Single chamber solid oxide fuel cells selective electrodes: A real chance with brownmillerite-based nanocomposites. International Journal of Hydrogen Energy 2021; 46(27): 14735–14747. doi:10.1016/j.ijhydene.2021.01.220
  3. Briault P., Rieu M., Laucournet R., Morel B., Viricelle JP. Anode supported single chamber solid oxide fuel cells operating in exhaust gases of thermal engine. Journal of Power Sources 2014; 268: 356–364. doi:10.1016/j.jpowsour.2014.06.061
  4. Buccheri MA., Singh A., Hill JM. Anode- versus electrolyte-supported Ni-YSZ/YSZ/Pt SOFCs: Effect of cell design on OCV, performance and carbon formation for the direct utilization of dry methane. Journal of Power Sources 2011; 196(3): 968–976. doi:10.1016/j.jpowsour.2010.08.073
  5. Bukhari M., Mohsin M., Kayani ZN., Rasool S., Raza R. The La+3-, Nd+3-, Bi+3-doped ceria as mixed conductor materials for conventional and single-component solid oxide fuel cells. Energies 2023; 16(14). doi:10.3390/en16145308
  6. Catalano M., Taurino A., Zhu J., Crozier PA., Dal Zilio S., Amati M., Mele C. Dy- and Tb-doped CeO2-Ni cermets for solid oxide fuel cell anodes: electrochemical fabrication, structural characterization, and electrocatalytic performance. Journal of Solid State Electrochemistry 2018; 22(12): 3761–3773. doi:10.1007/s10008-018-4064-2
  7. Choi I. Fabrication of wavy type via in-situ observation of curvature evolution during Fabrication of wavy type porous triple-layer SC-SOFC via in-situ observation of curvature evolution during co-sintering. Loughborough University, Loughborough, United Kingdom, 2015. https://dspace.lboro.ac.uk/dspace-jspui/bitstream/2134/18668/1/Thesis-2015-Choi.pdf adresinden erişildi.
  8. Deepi AS., Dharani Priya S., Samson Nesaraj A., Selvakumar AI. Component fabrication techniques for solid oxide fuel cell (SOFC)–A comprehensive review and future prospects. International Journal of Green Energy 2022; 19(14): 1600–1612. doi:10.1080/15435075.2021.2018320

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Enerji , Enerji Sistemleri Mühendisliği (Diğer)

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yayımlanma Tarihi

10 Aralık 2024

Gönderilme Tarihi

6 Şubat 2024

Kabul Tarihi

10 Mayıs 2024

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2024 Cilt: 7 Sayı: 5

Kaynak Göster

APA
Sayan, Y., Kim, J.- sik, & Wu, H. (2024). Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7(5), 2026-2052. https://doi.org/10.47495/okufbed.1432502
AMA
1.Sayan Y, Kim J sik, Wu H. Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2024;7(5):2026-2052. doi:10.47495/okufbed.1432502
Chicago
Sayan, Yunus, Jung-sik Kim, ve Houzheng Wu. 2024. “Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 (5): 2026-52. https://doi.org/10.47495/okufbed.1432502.
EndNote
Sayan Y, Kim J- sik, Wu H (01 Aralık 2024) Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7 5 2026–2052.
IEEE
[1]Y. Sayan, J.- sik Kim, ve H. Wu, “Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi”, Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 7, sy 5, ss. 2026–2052, Ara. 2024, doi: 10.47495/okufbed.1432502.
ISNAD
Sayan, Yunus - Kim, Jung-sik - Wu, Houzheng. “Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 7/5 (01 Aralık 2024): 2026-2052. https://doi.org/10.47495/okufbed.1432502.
JAMA
1.Sayan Y, Kim J- sik, Wu H. Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 2024;7:2026–2052.
MLA
Sayan, Yunus, vd. “Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi”. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 7, sy 5, Aralık 2024, ss. 2026-52, doi:10.47495/okufbed.1432502.
Vancouver
1.Yunus Sayan, Jung-sik Kim, Houzheng Wu. Düzlemsel Elektrolit Destekli Tek Odacıklı Katı Oksit Yakıt Pilinin Tek Aşamalı Ortak Sinterleme Yöntemiyle Üretimi ve Elektriksel Performansına Etkisi. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 01 Aralık 2024;7(5):2026-52. doi:10.47495/okufbed.1432502

23487




196541947019414  

1943319434 19435194361960219721 19784  2123822610 23877

* Uluslararası Hakemli Dergi (International Peer Reviewed Journal)

* Yazar/yazarlardan hiçbir şekilde MAKALE BASIM ÜCRETİ vb. şeyler istenmemektedir (Free submission and publication).

* Yılda Ocak, Mart, Haziran, Eylül ve Aralık'ta olmak üzere 5 sayı yayınlanmaktadır (Published 5 times a year)

* Dergide, Türkçe ve İngilizce makaleler basılmaktadır.

*Dergi açık erişimli bir dergidir.

Creative Commons License

Bu web sitesi Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.