14.05.2014 Niğde Üniversitesi Prof. Dr. T. Nejat Veziroğlu Temiz Enerji Uygulama ve Araştırma Merkezi SLİP DÖKÜM YÖNTEMİ İLE TÜP ŞEKİLLİ KATI OKSİT YAKIT PİLİ DESTEK TABAKASI ÜRETİM PARAMETRELERİNİN İNCELENMESİ UĞUR ÇATIK, Abdullah Mat, Bora Timurkutluk, Çiğdem Timurkutluk, Murat Canavar, Ömer Genç, Yüksel Kaplan 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 1 SUNUM İÇERİĞİ Katı Oksit Yakıt Pillerine Giriş 2) Tüp Şekilli Katı Oksit Yakıt Pilleri 3) Deneysel Çalışmalar 4) Sonuç 5) Kaynaklar 1) 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 2 1 14.05.2014 1) Katı Oksit Yakıt Pillerine Giriş Yakıt pilleri kimyasal reaksiyonun enerjisini doğrudan elektrik enerjisine çeviren sistemlerdir. KOYP’nin diğer yakıt pillerine göre avantajları ; 1. Yüksek enerji dönüşüm verimliliğine sahiptir. 2. Farklı yakıtlarla çalışabilir. 3. Çıkan ısı başka proseslerde kullanılabilir. 4. Yüksek çevresel duyarlılığa sahiptir. 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 3 KOYP tüp şekilli ve düzlemsel olmak üzere iki farklı şekilde üretilir. Tüp şeklinde KOYP (a) , Düzlemsel KOYP (b) 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 4 2 14.05.2014 2) Tüp Şekilli Katı Oksit Yakıt Pilleri TKOYP’nin düzlemsel KOYP’ne göre avantajları ; Sızdırmazlık sorunu yoktur. Mekanik dayanımları yüksektir. TKOYP’leri dayanıklı yapıya sahip olmalarından dolayı ısıl çevrimlerinde daha az sıkıntıyla karşılaşılmaktadır • Literatürde TKOYP üretiminde ekstrüzyon yöntemi, slip döküm, enjeksiyon, toz presleme gibi yöntemler kullanılmaktadır[1-3]. 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 5 Bu yöntemler içerisinde slip döküm tekniği TKOYP destek tabakası üretiminde herhangi bir cihaza ihtiyaç duyulmadan üretim sağlamasıyla ön plana çıkmaktadır. Biz yapmış olduğumuz çalışmada slip döküm yöntemini kulandık. 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 6 3 14.05.2014 Slip solüsyonunun kalıp içerisine boşaltılması (a) Kalıbın solüsyon içerisindeki sıvıyı emmesi (b) Fazla sıvının boşaltılması (c) Seramik malzemenin kalıptan ayrılması (d) 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 7 Literatürde slip döküm yöntemi kullanılarak KOYP üretimi mevcuttur. Zhang ve ark.[4] yaptıkları çalışmada bu yöntemi kullanarak anot destekli TKOYP üretimini başarı ile gerçekleştirdiklerini bildirmişlerdir. Seyreltici ve katı malzeme oranın viskozite ve hücre performansına etkilerini incelemişlerdir. Ham TKOYP anot destek tabakası (a), Sinterlenmiş anot tabaka üzerine elektrolit kaplanması (b), Birlikte sinterlenmiş (co-sintering) anot ve elektrolit tabakaları (c), Katot tabaka uygulaması ve sinterlenmesi tamamlanmış TKOYP hücreleri(d) 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 8 4 14.05.2014 Sui ve ark.[5] slip döküm yöntemini kullanarak koni şekilli KOYP hücresinden 700°C’ta yaklaşık 0,3W/cm2 güç elde ettiklerini bildirmişlerdir. Yaptıkları bu çalışmada yakıt olarak nemli hidrojen kullanmışlardır. • Slip döküm yönteminde alçı kalıp optimize edilmelidir. Alçı kalıbın gözenekli yapıda olması TKOYP’ nin anot tabakasını oluşturmada oldukça önem taşır. Karin ve ark.[6] yaptıkları çalışmada alçı kalıbın istenilen gözeneklilik ve dayanıklılıkta olması için kauçuk hammaddesi olan lateks malzemesi kullanmışlardır. 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 9 3) Deneysel Çalışmalar 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 10 5 14.05.2014 3.1. KALIP PARAMETRELERİ a) Su ve Alçı 1:1 oranda karıştırılarak hazırlanan kalıp 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 11 b) Su , Alçı Ve Karbon Karıştırılarak Hazırlanan Alçı Kalıbı %5 karbon karışımlı alçı kalıp (a) %10 karbon karışımlı alçı kalıp(b) 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 12 6 14.05.2014 c) Kalıpların Kurutulması 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 13 Karbon bazlı kalıplara parafinli NiO karışımının dökülmesi ; Kalıbın sıvıyı çekmesi Oluşan tabaka kalınlığı 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 14 7 14.05.2014 Katkısız alçı – su karışımına NiO karışımının dökülmesi 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 15 3.2 NiO Karışımının viskozitesi Niğde Üniversitesi altyapısında bulunan vizkozimetre ile ölçümler yapılmıştır. Ölçümler sonucunda TKOYP destek tabakasını oluşturan NiO karışımının viskozitesi 40000-44000 MPa.s bulunmuştur. 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 16 8 14.05.2014 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 17 4)Sonuç ‘’TÜBİTAK 2241-A SANAYİ ODAKLI LİSANS BİTİRME TEZİ DESTEKLEME PROGRAMI ‘’ desteğiyle Slip Döküm Yöntemi ile Tüp Şekilli Katı Oksit Yakıt Pili (TKOYP) Destek Tabakası Üretim Parametrelerinin incelenmesi konusunda çalışmalar yaptık. Yaptığımız çalışmada kalıp optimizasyonu için kalıp içeriği , karışımın karıştırma süreleri, sinterleme süresi , sinterleme sıcaklığı gibi parametreleri incelerken ; viskozite optimizasyonu için de üniversitemiz altyapısında bulunan Viskozimetre ile ölçümler aldık. TKOYP destek tabakasını oluşturan NiO karışımıyla parafin bazlı NiO ve karbon bazlı NiO yeni karışımlar elde ettik. 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 18 9 14.05.2014 Yapılan çalışmalar sonucunda 15dk karıştırılmış, 800 °C de 2 saat sinterlenmiş karbonlu alçı kalıbı ve parafin bazlı NiO karışımıyla hazırlanan deneylerde destek tabakası istenilen kalınlık ve özelliklerde elde edilmiştir. Daha sonraki çalışmalarımızda elektrolit kaplama ve katot tabakası oluşturma konularında çalışmalar yapacağız. 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 19 Teşekkürler… 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 20 10 14.05.2014 4) KAYNAKLAR [1] N. Droushiotis, U. Doraswami, K. Kanawka, G.H. Kelsall , K. LiN. Droushiotis, U. Doraswami, K. Kanawka, G.H. Kelsall , K. Li. Characterization of NiO–yttria stabilised zirconia (YSZ) hollow fibres for use as SOFC anodes. Solid State Ionics 180(2009)1091– 1099 [2] Cheng-Xin Li, Chang-Jiu Li, Lie-Jin Guo. Effect of composition of NiO/YSZ anode on the polarization characteristics of SOFC fabricated by atmospheric plasma spraying. i n t e r n a t i onal j o u r n a l o f hydrogen energy 35(2010)2964–2969 [3] Tak-Hyoung Lim, Jae-Lyang Park, Seung-Bok Lee, Seok-Joo Park, Rak-Hyun Song, Dong-Ryul Shin. Fabrication and operation of a 1 kW class anode-supported flat tubular SOFC stack. i n t e r n a t i o n a l j ournal o f hydrogen energy 35(2010)9687e9692 [4] Lan Zhang, Hong Quan He, Wen Rui Kwek, Jan Ma, Ee Ho Tang and San Ping Jiang. Fabrication and Characterization of Anode-Supported Tubular Solid-Oxide Fuel Cells by Slip Casting and Dip Coating Techniques. J. Am. Ceram. Soc., 92 [2] 302–310 (2009) [5] J. Sui and J. Liu, ‘‘Slip-Cast Ce Cone-Shaped SOFC, J. Am. Ceram. Soc., 91 [4] 1335–7 (2008). [6] Karin M. Lindqvist, Elis Carlstr¨om. Indirect solid freeform fabrication by binder assisted slip casting. Journal of the European Ceramic Society 25 (2005) 3539–3545 1. Uluslararası Plazma Teknolojileri Kongresi 21 11
© Copyright 2024 Paperzz