Ultrasonik sprey piroliz yöntemi ile termoelektrik filmlerin üretilmesi

Bu tez çalışmasında, Ca3Co4O9 ve CaMnO3 termoelektrik malzemelerine ait farklı pH değerlerine sahip solüsyonlardan elde edilen tozların ve Ultrasonik Sprey Piroliz (USP) sistemi ile bu solüsyonlardan elde edilen filmlerin termoelektrik özelliklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu kapsamda stokiyometrik ve stokiyometrik olmayan reçeteler hesaplanarak bu reçetelerin asidik, bazik ve nötr ortamlarda solüsyonları hazırlanmıştır. Daha sonra bu solüsyonlardan elde edilen tozların ve belirlenen solüsyonlardan elde edilen filmlerin sinterleme davranışları tespit edilmiştir. Elde edilen toz ve film malzemelerin karakterizasyonları için; termal, FTIR, faz analizi ve mikroyapı analizleri yapılmış olup, optik, termoelektrik özellikleri ve verimlilikleri ölçülmüştür. Toz sinterlemede tek faz üretiminde homojenleştirme gerektiği, toz sinterleme-öğütme sonra pelet sinterleme-öğütme ile bu tekrarlama sayısına göre homojenliğin sağlanabileceği tespit edilmiştir. Sinterlemede homojen faz dağılım için tek pişirim yerine iki veya üç pişirim yapılması gerektiği belirlenmiştir. Ca3Co4O9 toz malzemelerin termal ve faz analiz sonuçlarına göre 800 °C'den daha yüksek sıcaklıklarda Ca3Co4O9 fazının bozuştuğu tespit edilmiştir. Bu nedenle Ca3Co4O9 toz malzemelere ait üç pişirim de 800 °C'de, film malzemelerde ise aynı sıcaklıkta tek pişirim yapılmıştır. CaMnO3 toz malzemeler de ise ilk pişirim 1000 °C ve ikinci pişirim 1300 °C'de yapılmıştır. Ancak CaMnO3 filmlerin üç pişirimi de 900 °C'de yapılmıştır. Ca3Co4O9 ve CaMnO3 filmler için USP sistemindeki ısıtıcı tabla sıcaklığı da sırasıyla 400 ve 500 °C olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak; Ca3Co4O9 ve CaMnO3 toz ve film malzemeler için elde edilen termoelektrik ölçümlerin literatürle uyum içinde olduğu ve USP sistemi ile ekonomik olarak hem toz hem de film termoelektrik malzemelerin üretilebileceği tespit edilmiştir.