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

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2012

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: ORKUN MUĞAN

Danışman: MEHMET KADRİ AYDINOL

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

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.