Katı oksit yakıt pili katot mikro yapısının sentetik modellenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, katı oksit yakıt pili (KOYP) katot elektrodu sentetik modellemesi gerçekleştirilmiştir. KOYP performansının ana etken parametresi olan üçlü faz bölgesi (ÜFB) ölçümlerinin gerçekleştirilebilmesi için farklı hacim fraksiyonu ve tane boyutunda mikroyapılar sanal olarak üretilmiştir. Üretilen mikroyapılar ilk olarak detaylı olarak incelenerek mikroyapısal özelliklere bağlı olarak aktif/inaktif ve toplam ÜFB'ler sayısal olarak ölçülmüştür. Buradan elde edilen sonuçlar doğrultusunda bir sonraki adım olan yapay sinir ağı (YSA) modelleri ile ölçümleri yapılmamış bir çok farklı katot mikroyapısı için tahminleme çalışmaları yapılmıştır. YSA çalışmalarında; uygun eğitim algoritması, gizli katman ve nöron sayısının seçilmesi ile sayısal ölçümlere yakın sonuçlar elde edilebileceği sonucuna varılmıştır. Böylece bu tez çalışmasında elde edilen sonuçlar ile gerçek KOYP hücre/katot üretiminden doğacak maliyet, iş gücü ve zaman kayıplarının önüne geçilerek KOYP katot elektrodu için en yüksek performansı ortaya koyan mikroyapısal parametrelerin belirlenmesi sağlanmıştır.

In this thesis, synthetic modeling of solid oxide fuel cell (SOFC) cathode electrodes is carried out. Micro structures of different volume fractions and particle sizes are generated virtually in order to be able to measure the triple phase boundary (TPB), which is the main factor of SOFC performance. The generated microstructures are first examined in detail and the active/inactive and total TPBs are numerically measured depending on the microstructural properties. In line with the results obtained from here, the next step, artificial neural network (ANN) models, prediction studies are made for many different cathode microstructures that are not measured. In ANN studies; It is concluded that by choosing the appropriate training algorithm, hidden layer and number of neurons, results close to numerical measurements can be obtained. Thus, with the results obtained in this thesis study, the cost, labor and time losses arising from the real SOFC cell/cathode production are avoided and the microstructural parameters that revealed the highest performance for the SOFC cathode electrode are determined.