Katı oksit yakıt hücrelerinde elektrolit, anot ve katot olarak kullanılacak seramiklerin üretilmesi ve iyonik iletkenlik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, katı oksit yakıt hücrelerinde yaygınca kullanılan elektrolitlerden biri %10 mol gadolinium katkılı seryum oksite, %1 bizmut oksit eklenmesiyle elde edildi ve şerit döküm metoduyla üretildi. 1400°C'de 2 saat sinterlenen örnekler, %99'a ulaştı. Yeni aşama, bir yüzey üzerinde sinterlenmiş elektrolitler, bir ticari anot ile boyandı. Sonra 6 ile 8 saat 800°C sinterlenmesiyle, anot yapı elde edilmiştir. Sonuç olarak zıt elektrolit yüzeyler, özel formüle edilmiş PVA temelli lantanyum sitronsiyum manganit içerikli solüsyon uygulanmasıyla katotlanmıştır. 1000°C'de 2 saat son sinterlemeyle elektrolit, anot ve katot yakıt hücresi elde edilmiştir. Yakıt hücre malzemelerinin, kristalografik ve mikroyapı incelemeleri XRD ve SEM teknolojileri tarafından yapıldı. Tüm fazlar, XRD ölçümleriyle teyit edildi. SEM analizleri, elektrolit yapı uniform ve yoğun olmasının aksine anot ve katot oldukça gözeneklidir. Bizmut ve gadolinium katkılı seryum oksit elektrolitin iyonik iletkenliği ölçülmüş ve literatürde raporlanan değerler ile karşılaştırıldı.In this thesis, one of the widely used electrolytes in solid oxide fuel cells was obtained by adding 1% bismuth oxide to10 mol % Gadolinium doped cerium oxide and produced by tape casting method. The samples sintered at 1400°C for 2 hr reached to the relative density of 99 %. In the next stage, the sintered electrolytes were stained on one surface with a commercial anode. Then, by sintering at 800°C for 6 to 8 hours, the anode structure was obtained. Finally, the opposite electrolyte surfaces were cathoded by applying a specially formulated PVA-based lanthanum strontium manganite containing solution. By the final sintering at 1000°C for 2 hours, the fuel cell consisting of electrolyte, anode and cathode was obtained. Crystallographic and microstructural investigations of the fuel cell materials were performed by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) techniques. All the phases were confirmed by XRD measurements. SEM analysis revealed that electrolyte structure is uniform and dense whereas the anode and cathode are fairly porous. Ionic conductivities of the bismuth and gadolinium doped cerium oxide electrolyte were measured and compared with the values reported in the literature.