Cigdem Timurkutluk

Bu çalışmada, katı oksit yakıt pili (KOYP) için mikrotüp anot destek yapıları, ticari ve yerli kaynaklı çeşitli nikel oksit (NiO) tozları kullanılarak üretilmiştir. Literatürde yaygın olan ekstrüzyon yönteminden farklı olarak, destek yapılar şerit döküm, sarım ve izostatik presleme adımlarını içeren alternatif bir yöntemle imal edilmiştir. Diğer katmanlar, tam hücre oluşturmak üzere daldırma kaplama yöntemiyle uygulanmıştır. Elektrokimyasal testler, özel olarak tasarlanmış tek hücreli bir test sistemiyle 800 ºC’de gerçekleştirilmiştir. Mikroyapısal analizler ve tozların kimyasal bileşim değerlendirmeleri, hücre performansındaki farklılıkların özellikle anot destek yapısının mikroyapısı, gözeneklilik düzeyi ve kullanılan NiO tozlarının saflık derecesi ve tane boyutuna bağlı olduğunu göstermiştir. Ticari NiO tozları ile üretilen hücre, 0.286 W/cm2 ile en yüksek tepe güç yoğunluğunu sergilemiştir. Yerli tozlarla üretilen hücreler arasında ise, %98.01 saflıktaki NiO tozu ile hazırlanan hücre 0.252 W/cm2 maksimum güç yoğunluğuna ulaşmıştır. Bu sonuçlar, yerli NiO tozlarının KOYP'lerde anot malzemesi olarak kullanılabilirliğini göstermekte ve önemli bir potansiyele işaret etmektedir.

Katı oksit yakıt pili (KOYP), yüksek çalışma sıcaklıklarının sağladığı reaksiyon kinetiği ve sistem entegrasyonu avantajları nedeniyle yeni nesil enerji dönüşüm teknolojileri arasında öne çıkmaktadır. Fakat KOYP katotta gerçekleşen oksijen indirgenme reaksiyonları, çok kademeli mekanizmalara ve yüksek aktivasyon enerjilerine ihtiyaç duyması nedeniyle genellikle sistemin sınırlayıcı basamağı olarak dikkat çekmektedir. Bu bağlamda, katot işlevsel tabaka (KİT) bileşeni olarak kullanılan katalizör tozlarının türü, partikül boyutu ve dağılımı; nihai gözeneklilik, reaksiyon bölgeleri ve elektrokimyasal etkinlik açısından belirleyici olmaktadır. Bu çalışmada, anot destekli mikrotüp KOYP hücrelerinde yaygın olarak kullanılan altı farklı ticari katot katalizörünün KİT bileşeni olarak uygulanabilirliği değerlendirilmiştir. Hücre üretiminde ekstrüzyon ve daldırma kaplama yöntemleri kullanılmış, yalnızca KİT bileşeni değiştirilerek karşılaştırmalı analiz yapılmıştır. Hazırlanan hücreler, mikroyapısal olarak taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiş ve elektrokimyasal performans testleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek maksimum güç yoğunluğu olan 0.424 W/cm2, (La0.8Sr0.2)0.98MnO3 katalizörü kullanılan hücrede ölçülmüştür. En düşük tepe güç yoğunluğu ise La0.6Sr0.4FeO3 ile hazırlanan hücreden 0.296 W/cm2 olarak elde edilmiştir.