Termo plastik ekstrüzyon yöntemi kullanılarak mikroboru tipi katı oksit yakıt hücrelerinin üretimi ve performansının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada boru tipi anot destekli katı oksit yakıt hücrelerinin üretimi ve performance özellikleri incelenmiştir. Anot destek malzemeleri termo plastik ekstrüzyon yöntemi ile üretilmiştir. Elektrolit ve katot tabakaları ise daldırma yöntemi (dip coating) ile oluşturularak nihai hücreler elde edilmiştir. İlk aşamada ekstrüzyon prosesi için anot kompozisyonlarının polimer oranları optimize edilerek ekstrüzyon cihazından 3mm ve 6.5mm dış çapa sahip anot destek malzemeleri üretilmiştir. Birinci aşamada polimer optimizasyon işlemi yapıldı sonra destek katmanları sinterlenerek hücrelerin mikro yapı ve mukavemet özellikleri incelenmiştir. İkinci aşamada elektrolit ve katot tabakalarının optimizasyonu yapılarak SEM cihazı ile kaplama kalınlıkları ve hücre bileşenlerinin mikro yapısal özellikleri incelenmiştir. Arşimet prensibi ile sinterlenmiş hücrelerin indirgenme öncesi ve indirgenme sonrası yoğunluk analizleri yapılmıştır. Son olarak karakterize edilen hücrelerin elektrokimyasal testleri yapılarak hücre performanslarına ait akım-voltaj testleri, hücrenin çalışmaya başlama süresi ve termal dayanım özellikleri test edilmiştir.

In this study, the production and performance properties of anode supported solid oxide fuel cells were investigated. Anode support materials were produced by a thermoplastic extrusion method. Electrolyte and cathode layers were formed by dip coating to obtain final cells. In the first step, anode compositions for the extrusion process were optimized and anode support materials with external diameters of 3mm and 6.5mm were fabricated from the extruder. After the first step of polymer optimization, microstructure and strength properties of the cells were investigated after sintering of the support layers. In the second step, the electrolyte and cathode layers were optimized and the coating thicknesses and microstructural properties of the cell components were investigated by SEM. Pre- and post-reduction density analyzes of the sintered cells with the Archimedes principle were performed. Finally, electrochemical tests of the characterized cells were performed to test current-voltage tests, cell start-up time and thermal resistance properties of cell performances.