Tez özetleri Astronomi ve Uzay Bilimleri Anabilim Dalı

VATANSEVER Sibel ,

Danışman : Prof.Dr.Mehmet Ali GÜRKAYNAK

Anabilim Dalı : Kimya Mühendisliği

Programı (Varsa) : Proses ve Reaktör Tasarımı

Mezuniyet Yılı : 2007

Tez Savunma Jürisi : Prof.Dr.Mehmet Ali GÜRKAYNAK (Danışman)

Prof.Dr.Ayşe Zehra AROĞUZ

Doç.Dr.İsmail AYDIN

Doç.Dr. Gülten GÜRDAĞ

Yrd.Doç.Dr.Faruk ÖKSÜZÖMER

Katı Oksit Yakıt Hücre Elektrolitlerinin Mikroemülsiyon Yöntemi İle Nano Boyutta Hazırlanmaları

Dünyada fosil enerji kaynaklarının 50 yıllık ömürlerinin kaldığı öngörülmekte, buna karşılık endüstrileşmenin giderek artması, sürdürülebilir alternatif yeni enerji kaynaklarını gerekli kılmaktadır. Gelecekte dünyanın enerji ihtiyacının büyük bir kısmının hidrojen enerjisi teknolojileriyle karşılanması beklenmektedir. Yakıt hücreleri, verimli, ekonomik, sessiz ve çevre ile uyumlu enerji (hidrojen enerjisi) üretiminde kullanılan, gelecek kuşaklarda çok daha yaygın olarak kullanılacağı tahmin edilen önemli yaklaşımlardan biridir. Yakıt hücrelerinde, gazlardaki kimyasal enerji, düşük enerjili minimum hareketli parçalar içeren ve hava kirliliğine sebep olmayan elektrokimyasal bir proseste elektrik enerjisine dönüştürülür. Yakıt hücrelerinin etkin kullanımı ve yaygınlaşması, başta elektrolit olmak üzere anot/katot kombinasyonlarının geliştirilmesi ile de yakından ilgilidir. Ülkemizin bu teknolojilerden uzak kalamayacağı gerçeği göz önüne alındığında, ulusal yakıt hücresi araştırmalarının bu teknolojiyi oluşturan ana malzemeler üzerinde yoğunlaşması kaçınılmazdır.

Mikroemülsiyon, yağ ile suyun birbiri içerisinde mikro boyutlarda dağılmaları neticesinde oluşan emülsiyonlarıdır. Yakıt hücrelerindeki elektrolitin hazırlanış yöntemi, parçacıkların fiziksel özelliklerini, bu fiziksel özellikleri de yakıt hücrelerinin etkinliğini belirlediğinden dolayı, hazırlanma yönteminin önem kazandığı gözlemlenmiştir. Bu çalışmada, katı oksit yakıt hücre (SOFC) nano boyutlu elektrolitlerinin hazırlanması ve bununla beraber elektrolitlerin mikro yapısal ve iyonik iletkenlikleri gibi özelliklerini geliştirecek farklı maddelerin ilavesi ile de yakıt hücrelerinin daha etkin hale getirilmesine çalışılmıştır.

Çalışmada temel olarak; mikroemülsiyon yöntemi ile katı yakıt hücre elektrolitlerinin nanoboyutta hazırlanması ve Ce, Sc gibi metallerin yapıya kazandırılmasına çalışmaktır.

Yakıt hücrelerinde kullanılan zirkonyum oksit esaslı elektrolitlerin, nano boyutta hazırlanmasında günümüze dek yapılan çalışmalar incelenmiştir. Bunlardan uniform parçacık eldesi ve maliyet açısından en avantajlı yöntem olarak, mikroemulsiyon yöntemi seçilmiştir. Nano boyuta indirgeyebilmek ve kıyas yapabilmek açısından Pechini yöntemi de denenmiştir. Elektrolitlerin nano boyuta indirgenmek istenmesinin temelinde, uniform yapı eldesi, iyonik iletkenliği, termal kararlılık, şok dayanımı, korozyon direnci, kimyasal aktivite, temas yüzeyini arttırması, sinterleme özelliklerini iyileştirmesi gibi uygulama alanlarında kolaylık ve etkinlik sağlamasına dayanmaktadır. Yapısında oluşan oksijen boşluklarıyla iyonik iletkenliğinin yüksekliği, elektrik iletkenliğinin ihmal edilebilir düzeyde ve kolay işlenebilir olması açısından Zr temel element olarak seçilmiştir.

Mikroemülsiyon yöntemi ile zirkonyum oksit esaslı elektrolit hazırlanmsında, yöntemin optimal koşulların literatür ışığında belirlenerek nano boyulu elektrolit hazırlanmasına ve XRD ,TEM, SEM analizleri ile elektrolit yapılarının aydınlatılmasına çalışılacaktır.