Akademik Veri Yönetim Sistemi
Doktora Sonrası Araştırma Programı Projesi, 2022 - 2023
İnsansız hava araçları (İHA) tarım, çevre, inşaat ve askeri uygulamalarda giderek daha fazla kullanılmaktadır. Tüm uygulama alanları için İHA’lardan uzun uçuş süreleri beklenmektedir. İçten yanmalı motorların kullanıldığı askeri uygulamalarda oluşan sera gazları ve fosil yakıtların sürdürülebilir enerji kaynağı olmayışı, havacılık sektörünü temiz ve verimli enerji dönüşüm teknolojilerinin arayışına itmiştir. Hidrojen, doğada saf halde bulunamayan, fosil yakıtlar (hidrokarbonlar) ya da biyoatıklar gibi çeşitli kaynaklardan kimyasal yollarla dönüştürüldükten sonra kullanılabilen geleceğin enerji kaynağıdır. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar arasında birim kütle başına en yüksek enerji yoğunluğuna ve daha az emisyon potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, hidrojeni saf ya da karışımları olarak kullanabilen ve elektrokimyasal reaksiyonlarla kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen katı oksit yakıt pilleri (KOYP) havacılık uygulamalarında potansiyel olarak en dikkat çekici güç kaynakları olarak görülmektedir. Elektrikli araçlarda yüksek enerji verimliliğine ve daha yüksek menzillere ulaşabilmek için KOYP’nin kullanılmasına yönelik çalışmalar, özellikle hava araçlarında, giderek artmaktadır. Özellikle İHA’lar için güç kaynağının geliştirilmesine yönelik çözümlerde genel tasarım isteri ağırlık ve hacimden tasarruf sağlayacak şekilde daha kompakt geometrik tasarımlardır. Yakıt pillerinin genel sistem verimliliği, yakıt hücresinin ve reaktörün (hidrojen dönüştürücüsü) geometrisine de bağlı olduğundan 3 boyutlu (3B) imalat teknolojileri aracılığıyla kompleks tasarımlar monolitik yapılarda üretilebilir. Bu projenin amacı, monolitik (yekpare) geometride, hidrokarbonu hidrojene yüksek verimlilikte dönüştüren, üstün elektrokimyasal performans özelliklerine sahip, elektrikli hava araçlarında kullanılabilecek kompakt bir güç kaynağının 3B imalat teknolojileri (Stereolitografi ve Robocasting) ile üretilmesidir. Bu amaca ulaşmak için, monolitik geometride seramik reaktör ve ona entegre katı oksit yakıt hücresi ünitesi 3B seramik yazıcı ile üretilecek ve yakıt dönüşüm verimliliği ile elektriksel performansı sistematik deneylerle araştırılacaktır. Bu proje başarılı olursa, 3B yazıcı teknolojisiyle ilk kez kompleks geometrili kompakt bir tasarımın üretilmesinin getireceği üstün verimlilik ve sonuçta elektriksel performansın, ekonomiye ve çevrenin korunmasına katkısı önemli ölçüde olacaktır. Projenin başarısı, birbiriyle bağlantılı dört iş paketi ile sağlanacaktır. İlk iş paketinde, üretilecek parçaların 3B CAD tasarımları gerçekleştirilecektir. Tasarım, silindirik kabuk konfigürasyonunda reaktör ile ona entegre edilecek çift Arşimet spirali konfigürasyonunda bir yakıt hücresi modelinden oluşmaktadır. İkinci iş paketinde, seramik+polimer çamur karışımları hazırlanacaktır. Bu aşamada çamurların yazdırılabilirliği reolojik özellikleri üzerinden incelenecek ve uygun baskı çamurlarına karar verilecektir. Üçüncü iş paketinde, seramik 3B yazıcı (CERAMAKER) kullanılarak reaktör ile hücrenin 3 boyutlu olarak üretimleri gerçekleştirilecektir. Seramik reaktör yazdırılıp sinterlendikten sonra iç duvarlarına katalizör infiltrasyonu yapılacaktır. Elektrolit, Stereolitografi ile yazdırılacak ve anot ve katot katmanları Robocasting ile üzerine yazdırılarak hücre üretilmiş olacaktır. Reaktör ve hücrenin birbirine merkezinden entegre edilmesinden sonra, son aşamada, karakterizasyon testleri ile reaktörün verimliliği ve hücrenin elektrokimyasal performansları eş zamanlı (in situ) ölçülecektir. Bu proje ürün tasarımı, malzeme seçimi, imalatı ve performansı gibi disiplinler arası birden fazla araştırma alanının entegrasyonuna dayanmasıyla çok yönlü olup enerji dönüşümü ve verimliliği konusunda yenilikçi bir yaklaşımı içermektedir. Dolayısıyla, enerji dönüşümü ve verimliliği konusunda dünyada öncü çalışmaların gerçekleştirildiği Catalonia Institute for Energy Research (IREC), endüstriyel ölçekli disiplinler arası araştırma ve geliştirme hizmetleri sunmasıyla bu proje için en uygun kuruluşlardan biridir. Proje süresince, IREC İleri Malzemeler ve Enerji Bölümü lideri ve J. Phys. Energy (IoP) ve J. Eur. Ceram. Soc. (Elsevier) dergilerinin editörü Prof. Dr. Albert Tarancon Rubio (Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA) Profesörü) araştırmacıya rehberlik edecektir. Katı oksit yakıt ve elektroliz hücreleri, Termoelektrik jeneratörleri, Li-ion piller gibi katı hal enerji cihazlarının geliştirilmesi Dr. Tarancon’un araştırma alanlarıdır. Profesör Tarancon yakın zamanda “Enerji” alanında en çok alıntı yapılan %1’lik dilimdeki bilim insanı arasında yer almıştır. Projenin tamamlanmasıyla birlikte, bulguların endüstriye yönelik yeni ulusal ve uluslararası projelerin ve yeni sanayi-akademi iş birliklerinin önünü açması beklenilmektedir. Projenin yaygın etkisi kapsamında, yüksek etki faktörlü dergi makaleleri ve konferans sunumlarının yansıra, seminerler, endüstriyel ziyaretler ve kurum içi kurslar aracılığıyla hem akademi hem de endüstri için itibarı ve ağ oluşturma kanallarının artması ile doktora sonrası araştırmacının kariyerini güçlü bir şekilde destekleyecektir. Çalışmaları sırasında geliştireceği kişisel araştırma ağı ve bilgi birikimi ile birlikte Avrupa Birliği Ufuk (Horizon) “Temiz Hidrojen Ortaklığı” çağrılarında uluslararası ortaklı projeler gerçekleştirmek için kararlılık ortaya koyacaktır.