Electrochemical carbon dioxide capture for sustainable recovery of metals from lithium-ion battery cathode: A novel approach toward circular economy in energy storage technologies
Enerji depolama teknolojilerinde döngüsel ekonomiye yönelik yenilikçi bir yaklaşım: Lityum-iyon batarya katodundan metallerin sürdürülebilir geri kazanımı için elektrokimyasal karbondioksit yakalama
- Tez No: 1002730
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN EKSİK, DR. KORAY BAHADIR DÖNMEZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Kimya, Metallurgical Engineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Nanomateryaller, Nanopartiküller, Nanoteknoloji, Nanomaterials, Nanoparticles, Nanotechnology
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, CO₂'nin reaktif bir tür olarak kullanıldığı membran destekli elektrokimyasal bir yöntemle nikel ve mangan karbonat temelli elektrot malzemelerinin kontrollü sentezini sunmaktadır. Katyon ve anyon değişim membranları ile donatılmış üç bölmeli elektrokimyasal hücre, anodik, katodik ve çöktürme bölgelerinin uzamsal olarak ayrılmasını ve seçici iyon taşınımını sağlayarak dış kimyasal çöktürücülere ihtiyaç duymadan kontrollü karbonat oluşumuna imkân vermektedir. Ni₂(CO₃)(OH)₂ ve MnCO₃ başarıyla sentezlenmiş ve XRD, FTIR, Raman, SEM, TEM, XPS ve TGA analizleri ile yapısal olarak karakterize edilmiştir. Bu analizler, faz oluşumunu, karbonat içeriğini ve gözenekli morfolojiyi doğrulamıştır. Malzemelerin elektrokimyasal performansı, 0–2.5 V gerilim aralığında çalışan Ni₂(CO₃)(OH)₂//AC ve MnCO₃//AC asimetrik süperkapasitör sistemlerinde değerlendirilmiştir. Ni₂(CO₃)(OH)₂//AC cihazı, 10.000 döngü sonunda %80'in üzerinde kapasitans korunumu ve yaklaşık %100 Coulombik verim göstermiştir. MnCO₃//AC cihazı ise benzer koşullar altında yaklaşık %86–87 kapasitans korunumu ve %100'e yakın Coulombik verim ile kararlı bir döngü performansı sergilemiştir. Önerilen yöntem, kimyasal tüketimini azaltmakta, ikincil atık oluşumunu minimize etmekte ve CO₂'yi katma değerli bir reaktif olarak kullanarak süperkapasitör elektrot malzemelerinin sürdürülebilir üretimi için uygun bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The thesis presents a membrane-assisted electrochemical strategy for the controlled synthesis of nickel and manganese carbonate-based electrode materials using CO₂ as a reactive species. A three-compartment electrochemical cell equipped with cation- and anion-exchange membranes enables selective ion transport and spatial separation of anodic, cathodic, and precipitation zones, allowing controlled carbonate formation without external chemical precipitants. Ni₂(CO₃)(OH)₂ and MnCO₃ were successfully synthesized and structurally characterized using XRD, FTIR, Raman, SEM, TEM, XPS, and TGA, confirming phase formation, carbonate incorporation, and porous morphologies. The electrochemical performance of the materials was evaluated in asymmetric supercapacitors (Ni₂(CO₃)(OH)₂//AC and MnCO₃//AC) within a 0–2.5 V voltage window. The Ni₂(CO₃)(OH)₂//AC device showed near-100% Coulombic efficiency and over 80% capacitance retention after 10,000 cycles. The MnCO₃//AC device exhibited stable cycling performance with approximately 87% capacitance retention and near-100% Coulombic efficiency under the same conditions. The proposed method reduces chemical consumption, minimizes secondary waste, and utilizes CO₂ as a value-added reagent, offering a sustainable route for the production of supercapacitor electrode materials.
Benzer Tezler
- Asetofenon türevlerinde elektroindirgenme ve elektroyükseltgenme gerilimleri ile lumo, homo enerjileri arasındaki bağıntılar
Electrochemical behaviour of acetophenaneand derivatives correlated to fmo energies
ÜLFET ŞANSAL
- Effect of membrane fluidity on binding of 125I-Insulin to sheep liver membrane receptors
Başlık çevirisi yok
HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM
- Türk kolemanitlerinin termal elektrolizi ile kalsiyum hekzaborür eldesi
Electrochemical production of calcium boride from Turkish colemanite
A.BAHATTİN SOYDAN
- Polimerik membranlarda kimyasal ve makromoleküler yapının membranın oksijen ve iyonik geçirgenliğine etkileri
The Dependence of the anygen and ionic permeabilities of some polymeric membranes on their chemical and macromolecular structures
H. YILDIRIM ERBİL
- Elektro-osmozun katkılı ve katkısız portland çimento harçlarına etkisi
Effect of electro-osmosis on portland cement mortars with admixture and non-admixture
FİKRET TÜRKER
- İki kutuplu dolgulu bir elektrokimyasal kolon reaktöründe kobalt (II) asetat'ın yükseltgenmesi
Başlık çevirisi yok
ALTAN GÜVENÇ
