Katı oksit yakıt hücreleri için düşük ve orta sıcaklıkta çalışan yeni anot malzemelerinin geliştirilmesi ve performans analizleri

Abstract

Günümüzde enerji dönüşüm verimi yüksek, emisyon miktarı düşük, su ve oksijen beslemesine ihtiyaç duymadan doğrudan hidrakorbon yakıtları kullanabilen, kükürt ve diğer kontaminasyonlardan etkilenmeyen katı oksit yakıt pillerinin (KOYP) kullanımı tercih edilmektedir. Hücrede hidrokarbonlardan enerji çevrim hızını belirlemesi ve polarizasyon kayıplarının büyük bölümünün anod üzerinde gerçekleşmesi gibi etkenler KOYP lerinin kullanımı ve geliştirilmesi konusunda anod malzemeleri üzerine yoğunlaşmayı gerekli kılmaktadır.Bu tezin amacı düşük ve orta sıcaklıkta çalışan Katı Oksit tipi yakıt hücrelerinde kullanılan anot malzemelerinin doğrudan hidrokarbon yakıtlar kullanabilmesi amacıyla geliştirilmesi ve elektrokatalitik aktivitenin tayini için test sisteminin hazırlanmasıdır. Düşük maliyetli Fe, Cu, Co, ve Ni metallerinin farklı oranlardaki oksitleri hazırlanarak kontaminasyon toleransı, yüzeyde karbon oluşumu ve oksidatif çevrime karşı dirençleri gözlemlenerek, farklı sıcaklıklardaki katalitik aktivite özellikleri incelenerek düşük sıcaklıklarda çalışabilecek anot malzeme kombinasyonları ve sistemlerinin geliştirilmesidir. Sentezlenen malzemelerin karakterizasyonu XRD (X-ray diffraction), TEM (transmission electron microscopy), SEM, Particle Size Analyser, DSC, TGA, EDX, BET ve performans analiz cihazı kullanılarak analizleri gerçekleştirilmiştir. İlk etapta; anot malzemesi üretiminde kullanılacak seramik tozları sentezlenmiş. 2. etapta; sentezlenen toz malzemelerden tape-casting yöntemiyle üretilmiş elektrolit plakalarının üzerine asıltı kaplama tekniğiyle anot ve katot malzemelerin eklenmesiyle katı oksit yakıt hücreleri üretilmiştir. Gerekli performansların ölçülmesi için laboratuvar ölçekli KOYH sistemi kurulmuş ve enerji üretilmiştir. Plaka ve boru tipi katı oksit yakıt hücrelerinin tez kapsamında performans analizlerinin karşılaştırılması da daha önce denenmemiş olması sebebiyle teze bir özgün değer katacaktır. Bu tez temelde yakıt hücresi teknolojisinin maliyetini düşürmeye ve performansını geliştirmeye yönelik bir çalışmadırSolid oxide fuel cells with specific properties such as , high energy conversion efficiency , low emission , high tolerance to sulphure and other contaminations under direct hydrocarbon feeding , represents an important role in todays energy generation world. Because of the fact that most of the polarizastion losses occurs at the anode surface and speed of energy conversion from hydrocarbons is highly limited by the anode materials , makes it really essential to develop new anode materials in order to use at solid oxide fuel cell systems.The aim of this thesis is to develop anode materials for direct hydrocarbon usage at low and intemediate temperature solid oxide fuel cells and preperation of a system for electrocatalytic activation tests. With the preperation of the oxide compositons from low cost matels such as Fe, Cu, Co, ve Ni with difefrent amounts, contamination tolerance, carbon formation at anode surface and catalytic activity at diffrent temperatures will be observed. Chracterisation of the synthesized materials will be done with XRD (X-ray diffraction), TEM (transmission electron microscopy), SEM, Particle Size Analyser, DSC, TGA, EDX, BET and performance anaylysis equipments. At first stage ; ceramic powders for anode materials will be synthsized . 2.Stage : Solid oxide fuel cells were produced by slurry coating of anode and cathode powders on electrolyte surface which was produced by tape casting. A specific test setup was also preapared for performance anaylsis and energy was produced. The comparison of planar and tubular SOFC performance test results makes the thesis .... . Mainly Works at this thesis were carried out in order to increase the performance and decrease the costs at fuel cell technology.