II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

196
Oksijenin katot gözeneklerine transferi: O 2→ O 2,g (1)
Katalizör tarafından oksijenin tutulması: O 2,gz→ O 2,ads (2)
Oksijenin katalizör yüzeyinde ayrışması: O 2,ads→ 2Oads (3)
Üçlü faz bölgesine transfer: Oads→ Oads,üfb (4)
İlk elektron transferi: Oads,üfb+ e→ O - ads, tpb (5)
İkinci elektron transferi: O - ads,üfb→O -2 ads,tpb (6)
Oksijen iyonunun elektrolite transferi: O -2 ads,üfb+V→ Ox (7)
Toplam reaksiyon: O 2+ 2V+ 4e→ 2Ox (8)
Denklemlerdeki, V oksijen boşluğunu ve Ox elektrolite transfer olan oksijen iyonunu
ifade etmektedir. g, ads ve üfb alt indisleri ise sırası ile gaz, adsorbsiyon ve elektrokimyasal
reaksiyonların meydana geldiği üçlü faz bölgelerini simgelemektedir.
Lee ve ark. [13] LSM/YSZ (itriyum oksit ile stabilize edilmiş zirkonyum oksit)
katot malzemesinin elektrokimyasal özelliklerini iki nokta empedans tekniği ile
incelemiştir. Bu amaçla farklı YSZ ve LSM hacim oranı %20 ile %50 arasında
değişen dört farklı LSM/YSZ katot toz pres metodu ile imal edilmiştir. Empedans
ölçümlerinde iki ark tespit edilmiştir. Bu iki arkın toplamı katot direnci olarak ele
alınmıştır. Test sonuçları katot içerisindeki YSZ miktarının polarizasyon kaybını
önemli ölçüde etkilediğini göstermiştir. Artan YSZ içeriği ile katot polarizasyonunda
önemli azalmalar saptanmıştır. YSZ içeriği hacimce %50 olan LSM/YSZ katot
en düşük polarizasyon direncini ortaya koymuştur. Tao ve ark. [14] ise iki tabakalı
katot üzerine yoğunlaşmıştır. Bu amaçla toz presle imal edilen 13 mm çapında ve 1
mm kalınlığındaki YSZ elektrolit üzerine SDC (samaryum dop edilmiş seryum
oksit) ara tabaka ve bu ara tabakanın üzerine LSCF (lantan stronsiyum kobalt demir
oksit)/SDC katot katalizör tabaka ipek baskı ile kaplanmıştır. Katalizör tabakanın
üzerine ayrıca LSCF akım toplayıcı tabaka benzer şekilde kaplanarak iki tabakalı
katot imal edilmiş ve akım toplayıcı tabakanın etkisi incelenmiştir. YSZ elektrolitin
diğer yüzeyine platin pasta karşı elektrot olarak uygulanmış ve Lee ve ark. [13]
çalışmasında olduğu gibi iki elektrot empedans tekniği ile hücreler test edilmiştir.
Ayrıca katot içerisindeki SDC oranı hacimce %0-50 arasında değiştirilerek katot
malzeme içeriğinin etkisi de incelenmiştir. Çalışmanın sonucunda katot katalizör
tabakasındaki SDC içeriği %40 olarak optimize edilmiş ve katot akım toplayıcı
tabaka uygulamasının performansı önemli derecede arttırdığı belirlenmiştir. Liu ve
ark [15] ise LSCF katottaki oksijen indirgenme mekanizmasını araştırmıştır. LSCF
sol gel tekniği ile sentezlenmiştir. 1450 °C sıcaklıkta 4 saat sinterlenen elektrolitin
her iki yüzeyi ipek baskı tekniği ile LSCF katot ile boyandıktan sonra 900 °C sıcaklıkta
4 saat katot fırınlaması yapılmıştır. Örneklerin mikroyapıları incelenmiş ve
empedans ölçümleri yapılmıştır. Karşılaştırma amaçlı LSM/YSZ-YSZ-LSM/YSZ
yarı hücreleri de benzer tekniklerle imal edilip test edilmiştir. Çalışmanın sonucunda
LSCF katot LSM/YSZ katoda göre iki kat daha yüksek oksijen indirgenme aktivitesi
göstermiştir. Bu durum sol jel tekniği ile sentezlenen LSCF tozlarının yüksek