Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı

Ab ? initio development of Ca-Ni based alloys for metal hydride batteries

Metal hidrid bataryalar için Ca-Ni alaşımlarının ab initio ile geliştirilmesi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 313612 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

Ni-MH battery today is one of the most widely used secondary battery type because of its properties like secure use at high voltages, excellent thermal properties and consisting of environmentally acceptable materials. LaNi5, as an anode material, is the dominant commercial active material for the Ni-MH battery industry. CaNi5, belonging to same crystal structure, is an alternative for LaNi5, due to higher hydrogen storage capacity, higher theoretical discharge capacity, light weight and low cost. However, low cycle life is the main restriction for the use of CaNi5. In this study, effects of alloying was studied using an ab initio pseudo potential method. In this regard, formation energies of the CaNi5 compounds having different alloying elements were calculated for the understanding of the effect of the alloying element on the stability of the compound. It was found that, all lanthanides and actinides and early transition metals (Sc, Y, Zr, Hf) replacing Ca and early transition metals (Sc, Ti, Zr, Hf) plus elements like Al, Si, P, Ge, Zn, Sn and Sb replacing Ni, decrease the formation energy of CaNi5. Lower formation energy, compared to the pure compound, increases the stability which could improve the cyclic durability of CaNi5 to be used as an anode in Ni-MH batteries. In addition, in order to investigate effects of alloying on Ca diffusion in CaNi5, activation energies of Ca diffusion for different alloys were calculated by Nudged Elastic Band method (NEB) method.

Summary:

Günümüzde, kullanım alanlarının geniş olması yüksek voltajlarda bile güvenli oluşları ve çevre dostu olmaları nedeniyle, Nikel ? Metal Hidrid bataryaları en yaygın olarak kullanılan ikincil bataryalardan biridir. LaNi5, Nikel ? Metal Hidrid batarya endüstrisinde anot malzemesi olarak en fazla kullanılan aktif malzemedir. LaNi5 ile aynı kristal yapıda olan CaNi5 ise daha fazla hidrojen depolama kapasitesi, daha fazla deşarj kapasitesi, daha hafif ve ucuz oluşundan dolayı LaNi5'in en büyük alternatifi konumundadır. Ancak çeviri ömrünün çok kısa olmasından dolayı bataryalarda aktif anot malzemesi olarak kullanılamamaktadır. Bu bağlamda, yapılan teorik çalışmada alaşımlı bileşiklerin ve hidrürlerinin formasyon enerjileri temel prensipler yöntemiyle hesap edilmiştir. Buna ek olarak NEB (nugged elastic band) yöntemiyle Ca atomunun yapı içindeki yayınım aktivasyon enerjileri hesap edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, nadir toprak elementlerinin Ca yerine kullanılarak alaşımlandırılma yapıldığında sistemin kararlılığını arttırdığını görmekteyiz. Ayrıca bazı geçiş elementlerinin de (Hf, Sc, Y, Zr) Ca yerine kullanıldığında sistemin enerjisini düşürdüğü görülmüştür. Ni yerine yapılan alaşımlandırmalarda ise özellikle Al, Si, Ge ve P' nin çok etkili olduğu Sb, Sn, Sc, Zn, Zr, Hf ve Ti gibi elementlerin ise kısmen yararlı etki yaratacağı tespit edilmiştir.