II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

200
En düşük direnç değerini 1000 ºC sıcaklıkta sinterlenen KİT ortaya koymuştur. Bu
örneğin 600, 700 ve 800 ºC sıcaklıktaki empedans sonuçları Şekil 2’de verilmiştir.
Şekil 2a’da 600 ºC sıcaklıktaki direnç değerleri çok yüksek olduğu için 700 ve 800
ºC’deki sonuçlar net olarak görünmemektedir. Bu sonuçlar Şekil 2b ve 2c’de daha
açık bir şekilde verilmiştir. Sıcaklık arttıkça beklenildiği gibi direnç değerlerinin de
önemli ölçüde azaldığı görülmektedir.
Şekil 3. Kullanılan empedans modeli
Direnç değerlerinin hesaplanmasında kullanılan model Şekil 3’te verilmiştir. Modeldeki
R1, R2 ve R3 dirençleri sırası ile elektrolit direnci, katot şarj transfer direnci
ve katot difüzyon dirençlerini göstermektedir.
Açık devre potansiyelindeki empedans ölçümlerinde olduğu gibi teorik değere
yakın çalışma potansiyellerinde ise değişim akım yoğunluğu (i0) aşağıdaki gibi
lineerize edilmektedir [13,14]:
Burada T çalışma sıcaklığı, ν hız belirleyici basamağın bir tam reaksiyon sırasında
meydana gelme sayısı, n reaksiyona katılan toplam elektron sayısını ifade ederken
R ve F sırası ile gaz ve Faraday sabitini simgelemektedir. KOYP çalışması sırasında
katotta meydan gelen oksijen indirgenme reaksiyonunda hız belirleyici basamak
şarj transferi olarak kabul edilmektedir [13,16]. Bu yüzden ƞ değeri empedans
ölçümlerinde elde edilen şarj transfer direncine eşit olarak alınmaktadır.
Modele göre hesaplanan R2 değerleri 1000 ºC sıcaklıkta sinterlenen KİT için aşağıda
verilen Denklem 9’da yerine yazılarak değişim akım yoğunluk değerleri hesaplanmıştır.
Bu değerler Tablo 1’de verilmiştir. Beklenildiği gibi en düşük direncin
görüldüğü sıcaklıkta en yüksek değişim akım yoğunluğu değeri hesaplanmıştır.
Tablo 1. Farklı sıcaklıklardaki değişim akım yoğunlukları
Sıcaklık (ºC) Şarj transfer direnci (R2) (Ω) Değişim akım yoğunluğu (io) (mA/cm 2 )
600 612 0,03
700 97 0,22
800 15 1,54
(9)