Dergiler / Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2018 / Cilt: 7 - Sayı: 1
KATI OKSİT YAKIT HÜCRELERİNDE KULLANILMAK ÜZERE ŞERİT DÖKÜM YÖNTEMİYLE BİZMUT TABANLI YENİ TİP ELEKTROLİTLERİN ÜRETİLMESİ VE YAKIT HÜCRE UYGULAMASI
- Sayfa
- 350–369
- DOI
- —
Özet
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.
Abstract
Bismuth-based solid electrolytes are used as a solid electrolyte especially in oxygen pumps, oxygen gas detectors and fuel cells. In terms of conductivity, Bi-based electro-ceramics are an alternative material according to Ceria-based and Zirconia-based ones. In this study, all the processes for the synthesis of new type stabilized Bi-based doped solid electrolyte powders, shaping in thick film form and the application of single fuel cell for observation of electrical power production have been particularly explained. For this purpose, new type Bismuth-based solid electrolyte powders were synthesized by adding lanthanide group (Gd2O3) and (Dy2O3) oxide compounds in (Bi2O3) at different ratios. Subsequently, physical properties were investigated by forming a thin layer via tape casting method. Microstructures of the fabricated materials were investigated by SEM, temperature and time dependent conductivity characterization was performed by impedance analysis, Activation Energies and load carrier numbers were measured. Then, single fuel cell application of the produced solid electrolyte was done. For this, both surfaces of the electrolyte were coated with electrodes by screen printing method and the power production was tested. Processes of production conditions were investigated and all of the determined parameters were explained.