Farklı alkoller kullanılarak üretilen gözenekli silisyum yapının gözenekli silisyum tabanlı yakıt pillerinin verimine etkisinin incelenmesi

Abstract

Gözenekli Silisyum (GS); Anodizasyon hücresinde elektro-dağlama ile kristal Silisyum (cSi) yüzeyinde oluşturulan gözeneklerin derinliği ile beraber yüzey alanı üretildiği cSi malzemeye ve diğer eşdeğerlerine göre oldukça geniş, gözenek çevreleri nm/μm mertebesinde örümcek ağı gibi çerçeveleyen silisyum (Si) atomlarıyla dolu, fotolüminesans veren bir malzeme olarak bilinmektedir. Temel parametrelerden biri olarak yapının gözeneklilik ölçüsü, pil ve sensör uygulamalarında anahtar görevlerinden birini üstlenmekte ve bu tezin yazılma sebeplerinden birini de oluşturmaktadır. Gözeneklerin, yakıtı oksidasyon tepkimesi vermesi için katalizöre taşıyan kolon görevi görmesi ve yüzey alanını arttırması yardımıyla yakıt pili uygulamasını olanaklı kılmaktadır. Farklı alkollerle hazırlanmış elektrolit çözeltilerde yüzeyin kompozisyonu ve morfolojisi, oluşan başka bağlar sebebiyle değişime uğrayarak, ilgili alkole karşılık olarak farklı yüzey bağ kompozisyonu vermektedir. Metal/GS/cSi Schottky kontak verdiği bilinmektedir. Elektriksel karakteristiğinin doğrultucu olması nedeniyle de pil ve sensör olarak çalışmasına temel oluşturmaktadır. Metal/GS/nSi eklemlerinden oluşan pil ve sensörlerin veya ayrıca akütatörlerin nem duyarlılığının olmasının bulunmasıyla birlikte, yakıt pili için hidrojen üretimi düzeneğini kullanan bu pillerin/sensörlerin hidrokarbon (dolayısıyla hidrojen) grupları ve hidroksil grubu içeriğinden dolayı farklı karbon sayısına sahip alkollerin de bu etkiyi verdiğini düşünmekteyiz. Bu tez de gözenekli silisyum altlık yüzeyinde anodizasyon işlemi ile farklı alkoller, farklı oranlar kullanılmasıyla büyütülmüş ve en yüksek pil verimi veren üretim şartlarında anodizasyon süresinin etkisi incelenmiştir. Bu gözenekli silisyum yapılarla üretilen Au/GS/Si Schottky diyotların yakıt pili olarak farklı yakıtlarla (dH2O, MetOH ve dH2O:MetOH) verimlerinin incelenmesi ve karşılaştırılması yapılmıştır. Çalışmada, (HF:MetOH:dH2O)-(1:3:1) anodizasyon çözeltisi 60 dk anodizasyon süresi kullanılarak üretilen GS/Si yapı üzerine150 nm Au metal kontak kaplanarak oluşturulan Au/GS/Si diyotlarda en yüksek yakıt pili açık devre gerilimi dH2O:MetOH (1:6) ve MetOH yakıtları için 1 V en yüksek kısa devre akımı 30 A (Voc=850 mV) olarak belirlenmiştir.