Erimiş karbonatlı yakıt hücrelerinde kullanılan katı elektrolitik yapı maddesinin sentezi ve karakterizasyonu çalışmaları

Alternatif enerji kaynaklarından biri olan H2 enerjisi ve bu enerjiyi sağlayan yakıt hücreleri, geleceğin önemli enerji üretim prosesleri olarak karşımıza çıkacaktır. Bunun en önemli sebebi fosil kaynakların tükenmesi ve çevre kirliliğinin artması olarak gösterilebilir.Bu çalışmanın ilk aşamasında özellikle sabit enerji üretim proseslerine alternatif olan Erimiş Karbonatlı Yakıt Hücresi (EKYH) sistemlerinin elektrolitik matriksi ve matriks hammaddesi olan LiAlO2'ın sentez koşulları araştırılmıştır. Üç farklı lityum bileşiği (LiOH, LiNO3 ve Li2CO3) ve iki farklı aluminyum bileşiği (Al2O3, Al(OH)3 kullanılarak sentez çalışmaları yürütülmüştür. Sentezlerde her reaksiyon dört farklı pH'ta (1,5, 4, 9,5, 12) gerçekleştirilmiş ve üç farklı kalsinasyon sıcaklığında hava ortamında kalsine edilmiştir.Çalışmanın ikinci aşamasında ise sentezlenen LiAlO2 numunelerinden, organik bileşenler kullanılarak sol-jel tekniği ile çamurların hazırlanması ve şerit döküm tekniği ile de matriks formlarının sentezleri yapılmıştır. Ayrıca Li2CO3-K2CO3-LiAlO2 bileşenlerinin ötektik karışımlarından da bir matriks çalışması yapılmıştır ve bu ham şeritin kurutulduktan sonraki kalınlığı 0,4 mm olarak ölçülmüştür. Ayrıca oluşturulan ötektik karışımın yüzey alanı 57,24m2/g olarak ölçülmüştür.Farklı girdi bileşenlerinden sentezlenen LiAlO2 örneklerinin yüzey alanının kalsinasyon sıcaklığı ile değişiminin deneysel olarak incelendiği çalışmada faz dönüşümlerinin etkin olduğu üç sıcaklık seçilmiştir (650, 800, 950oC). Sonuçlarda orta sıcaklık bölgesinde yüzey alanının düştüğü (50-55m2/g) yüksek sıcaklıklarda, yapısal değişimden dolayı artış gösterdiği (55-80m2/g) gözlenmiştir.Yürütülen karakteristik deneyler (TGA-DSC, XRD, BET analizleri) sonucunda Li2CO3 ve Al(OH)3 kullanılarak elde edilen a fazında bulunan ve 650oC'de kalsine edilen LiAlO2'ın uygun olduğu sonucuna varılmıştır. En yüksek yüzey alanı değeri 163,89m2/g ile yine Li2CO3 ve Al(OH)3 kullanılarak elde edilen a fazında bulunan ve 650oC'de kalsine edilen LiAlO2 bileşiğinde görülmüştür.