II. İLERİ TEKNOLOJİLER ÇALIŞTAYI (İTÇ 2011) - Bilgesam

213
Ancak sıkıştırma plakası olarak pleksiglas malzeme kullanılması, gerçek elektrokimyasal
hücre ile arasında uygun sıkıştırmanın yapılamaması problemini doğurmaktadır.
Ayrıca akımın toplandığı metal plakalar, hücreden kaldırılarak yerine
aktif alana birkaç noktadan temas eden metal plaka ya da teller kullanılmaktadır. Bu
durum da elektrokimyasal hücrenin gerçek performansı ile çalışamamasına neden
olmaktadır. Optik görüntüleme metodu gerçek yakıt pili veya elektrolizör çalışma
şartları oluşturulamadığından gerçeğe uygun sonuçlar alınamayacağı düşünülmektedir.
Ayrıca optik görüntüleme metodunda sadece iki boyutlu görüntüleme yapılmaktadır.
3. Nötron Görüntülemenin Esasları
Elektrokimyasal bir hücrenin görüntülenebileceği bir çok metot bulunmaktadır.
Optik görüntüleme, nükleer magnetik rezonans (NMR) görüntüleme, X-ray ile
görüntüleme ve nötron görüntüleme gibi yöntemlerin tamamı yakıt pili alanında
kullanılmıştır. Bu metotların hepsinin avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır.
Örneğin NMR hidrojene duyarlılığı nedeniyle etkili bir metot olmasına rağmen
klasik yakıt pillerinde kullanılan karbon gibi malzemelerin içini görüntüleyememektedir.
Optik görüntüleme metodu hem uzamsal hemde zamansal çözünürlük
bakımından avantajlı olsa da klasik yakıt pillerinde kullanılan metal plakaları aşarak
hücre içerisinde gerçekleşen olayları gözlemleyememektedir. Optik görüntüleme
yapabilmek için sıkıştırma plakası, akım dağıtma plakası gibi hücre elemanlarının
şeffaf elemanlar ile değiştirilmesi gerektirmektedir. Bu değişim hücre performansına
etki etmekte ve gerçek klasik yakıt pillerinin durumu incelenememektedir. X-ray
ve nötronlar, yakıt pillerinde kullanılan karbon ve metal malzemelerden geçerek
hücrenin iç yapısı ve hücre içerisinde gerçekleşen olaylar konusunda bilgi verebilmektedir.
Ancak Şekil 2’den de görülebileceği gibi X-ışınları ve nötronlar farklı
malzemelerle farklı etkileşimde bulunmaktadırlar. Yakıt pilleri ve elektrolizörlerde
genelde hidrojen kullanıldığı için hidrojen ile etkileşimlerinin yüksek olması beklenmekte
buna karşılık metallerle etkileşiminin de mümkün olduğu kadar az olması
gerekmektedir. Şekil 2’den de görülebileceği gibi nötronlar, X-ışınlarına göre hidrojen
ile daha fazla etkileşimde bulunmakta, buna karşılık klasik yakıt pillerinde
kullanılan metallerle daha az etkileşimde bulunmaktadır. Bu nedenle nötron görüntüleme
metodu X-ışınları ile görüntülemeye göre daha avantajlı olmaktadır.
Ayrıca nötron görüntüleme metodunda, 100 cm 2 gibi geniş aktif alana sahip hücrelerin
tüm yüzeyi görüntülenebilmektedir. Böylece gerçek hayatta kullanılabilecek büyüklükteki
hücreler, nötron görüntüleme yöntemiyle kolayca incelenebilmektedir.
3.1. Nötron Görüntüleme Tekniği ve Deneysel Düzeneği
Nötronlar çekirdek reaksiyonları sonucu MeV seviyesinde enerjiye sahip olmaktadırlar.
Yakıt pillerini inceleyebilmek için nötronların enerjisi meV seviyesine kadar