II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

Özet
KATI OKSİT YAKIT PİLLERİNDE (KOYP) SIZDIRMAZLIĞIN
PERFORMANSA ETKİSİNİN İNCELENMESİ
Tuğrul Y. ERTUĞRUL, Ahmet BAKAL,
Selahattin ÇELİK, Mahmut D. MAT
Niğde Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü,
Hidrojen Teknolojileri Araştırma Grubu
175
Katı oksit yakıt pillerinin yüksek sıcaklıklarda (650-850 ºC) çalınması nedeniyle
kullanılabilecek sızdırmazlık malzemeleri oldukça sınırlıdır. Sızdırmazlık özellikle
yakıt pili yığınlarında, (stak) gazların birbirine karışmaması ve yakıt kullanım miktarının
ve dolayısı ile verimin artması için, büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada,
katı oksit yakıt pillerinde kullanılabilecek birçok sızdırmazlık malzemesinin,
(termiculite, Cam seramik kompositler), sızdırmazlık performansı ve buna bağlı
olarak hücrelerin güç performanslarındaki değişim incelenmiştir.
Sızdırmazlık testlerinde kullanılan termiculite malzemesinin, hücre içinde kısmen
de olsa sızdırmazlık sağladığı fakat hücrenin soğutulup tekrar ısıtılması (çalışma
sıcaklığına) durumunda, sızdırmazlık performansında ciddi bir düşüş gözlenmiştir.
Cam-seramik kompozit malzemelerin ise çalışma sıcaklığında, interconnector malzemesi
ile membran arasında çok iyi temas sağladığı, dolayısıyla tam olarak sızdırmazlık
sağladığı gözlenmiştir. Ayrıca cam-seramik kompozit malzemelerin sızdırmazlık
performansını hücre soğuk iken de (25 ºC) devam ettirdiği ve birkaç
soğutma-ısıtma işlemi uygulandığı halde sızdırmazlık performansında bir değişme
olmadığı tespit edilmiştir.
1. Giriş
Katı oksit yakıt pillerinde, özellikle düzlemsel tasarımlarında karşılaşılan en büyük
problemlerden biri sızdırmazlıktır. Sızdırmazlığın iyi olmadığı KOYP yığınlarında
reaktantlar birbirlerine karışmaktadır. Böyle bir sistemde hem sıcaklık artmakta hem
de istenmeyen reaksiyonlar gerçekleşmektedir. Dolayısıyla KOYP yığınının elektriksel
performansı düşmektedir. Yüksek çalışma sıcaklıkları (650-850 ºC) ve bu sıcaklıklarda
kullanılabilecek malzeme sınırlılığı göz önüne alınırsa, KOYP de iyi bir
sızdırmazlık elemanı seçimi, büyük önem arz etmektedir. Bu yüzden seçimi yapılacak
sızdırmazlık elemanının aşağıda belirtilen özellikleri taşıması gerekmektedir.
� Yakıt ve oksijenin birbirine karışmaması için, iyi bir sızdırmazlık özelliğine
sahip olmalı.
� Isıl genleşme katsayıları, interconnector ve elektrolit malzemelerinin ısıl
genleşme katsayılarına eşit ya da yakın olmalı.