Kayısı çekirdeği kabuğu temelli selüloz sentezi, sürdürülebilir enerji depolamada kullanılmak üzere sert karbon üretimi ve elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması
Synthesis of apricot kernel shell–based cellulose, hard carbon production for sustainable energy storage applications and investigation of electrochemical properties
- Tez No: 1002756
- Danışmanlar: PROF. DR. TOLGA DEPCİ, PROF. DR. ÖNDER METİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Enerji, Metalurji Mühendisliği, Chemistry, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Biyomalzemeler, Elektrokimyasal piller, Elektrokimyasal ölçümler, Elektrokimyasal özellikler, Sodyum iyon piller, Sürdürülebilir enerji, Termokimyasal işlemler, Yenilenebilir enerji kaynakları, Biomaterials, Electrochemical cells, Electrochemical measurements, Electrochemical properties, Sodium ion batteries, Sustainable energy, Thermochemical processes, Renewable energy resources
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İskenderun Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yenilenebilir kaynaklara dayalı sürdürülebilir enerji sistemlerinin geliştirilmesi, enerji depolama teknolojilerinde çevre dostu ve maliyet etkin çözümlerin önemini artırmaktadır. Bu çalışmada, biyokütle tabanlı kayısı çekirdeği kabuğu kullanılarak, sodyum-iyon bataryalarda anot elektrot olarak değerlendirilebilecek sert karbon malzemelerinin üretimi ve performansı araştırıldı. Karbon öncülü olarak kayısı çekirdeği kabuğu (KÇK), bu biyokütleden izole edilen selüloz (S) ve nanoselüloz (NS) olmak üzere üç farklı malzeme seçildi. Her bir malzeme üzerinde üç farklı işleme yaklaşımı uygulandı: i) temel karbonizasyon süreci, ii) sodyum karbonat ile kimyasal aktivasyon sonrası karbonizasyon ve iii) hidrotermal işlem ile Mn katkılama işlemini takiben karbonizasyon. Elde edilen karbon bazlı malzemeler; X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), yüzey alanı ve gözenek boyutu analizi (BET) ile Raman spektroskopisi kullanılarak detaylı biçimde karakterize edildi. Elde edilen ve yapıları aydınlatılan karbon bazlı malzemelerin Na-iyon batarya testleri, yarım hücre tipi CR2032 bataryalarda gerçekleştirildi. Elektrokimyasal karakterizasyonlar; döngüsel voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), galvanostatik çevrim testleri ve farklı akım yoğunluklarında C-rate performans analizleri yapıldı. Düşük akım yoğunluğunda (0,05 A/g) en yüksek ilk deşarj kapasitesi, 451,99 mAh/g ile alkali işlem görmüş nanoselüloz tabanlı örnekte elde edildi. C-rate testleri sonucunda, düşük akımda en yüksek kapasiteyi kayısı çekirdeği kabuğu esaslı ve alkali aktivasyon uygulanmış örnek gösterirken; yüksek akımda kapasitesini en iyi koruyan örneklerin Mn katkılı versiyonlar olduğu belirlendi. Elde edilen bulgular hem aktivasyon hem de Mn katkılama işlemlerinin elde edilen karbon bazlı malzemelerin elektrokimyasal performans üzerinde önemli etkiler yarattığını ortaya koymakta, özellikle alkali işlem görmüş karbonların yapısal dayanımını ve çevrim kararlılığını artırdığını göstermektedir. Bu sonuçlar, kayısı çekirdeği kabuğu ve türevi karbon malzemelerin sodyum-iyon bataryalar için potansiyel anot malzemeleri olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The development of sustainable energy systems based on renewable resources increases the importance of environmentally friendly and cost-effective solutions in energy storage technologies. In this study, the production and performance of hard carbon materials that can be used as anode electrodes in sodium-ion batteries using biomass-based apricot kernel shells were investigated. Three different materials were selected as carbon precursors: apricot kernel shell (KCK), cellulose (S) isolated from this biomass and nanocellulose (NS). Three different processing approaches were applied on each material: i) basic carbonization process, ii) carbonization after chemical activation with sodium carbonate and iii) carbonization followed by Mn doping with hydrothermal treatment. The obtained carbon-based materials were characterized in detail using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area analysis and Raman spectroscopy. Na-ion battery tests of the obtained and structured carbon-based materials were performed on half-cell type CR2O32 batteries. Electrochemical characterizations were performed using cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge/discharge cycling, and rate capability (C-rate) tests at various current densities. At low current density (0.05 A/g), the highest initial discharge capacity was obtained in the alkali-treated nanocellulose-based electrode with 451.99 mAh/g. As a result of the C-rate tests, it was determined that the apricot kernel shell-based and alkali-activated sample showed the highest capacity at low current, while the Mn-doped versions were the samples that preserved their capacity best at high current. The findings show that both chemical activation and Mn doping processes have significant effects on electrochemical performance; especially, they increase the structural strength and cycling stability of alkali-treated carbons. These results indicate that apricot kernel shell and its derivative carbon materials can be evaluated as potential anode materials for sodium-ion batteries.
Benzer Tezler
- Farklı biyokütle kaynaklarından hemiselüloz, selüloz ve ligninin ayrıştırılması ve karakterizasyonu
Separation and characterization of hemicellulose, cellulose and lignin from various waste biomass sources
ZEYNEP CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÖZER
- Altının siyanür çözeltilerinden kazanımında kuvars yüzeyine adsorpsiyonu ve farklı aktif karbon türleriyle karşılaştırılması
Adsorption on quartz surface in recovery of gold from cyani̇de solutions and comparison with different activated carbon types
KAMİL MAMMADOV
Doktora
Türkçe
2025
Maden Mühendisliği ve MadencilikKonya Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİH AYDOĞAN
- Kayısı çekirdeği kabuğundan karbon nanotüp eldesi ve karakterizasyonu
The growth and characterization of carbon nanotube from apricot stone
BURÇİN KÖSE GEDİK
Doktora
Türkçe
2016
Kimya Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUNUS ÖNAL
DOÇ. DR. CANAN AKMİL BAŞAR
- Contribution a la recherche d'un cadre juridique pour un droit international de laconcurrence plus efficace
Daha etkin bir uluslararası rekabet için hukuki çerçeve arayışı
ALİ CENK KESKİN
Doktora
Fransızca
2009
HukukGalatasaray ÜniversitesiKamu Hukuku Ana Bilim Dalı
PROF. DR. JEAN MARC SOREL
PROF. DR. HALİL ERCÜMENT ERDEM
- Kayısı çekirdeği kabuğu ile metilen mavisi, malahit yeşili ve bakır(II) biyosorpsiyonu
Kayısı çekirdeği kabuğu ile metilen mavisi, malahit yeşili ve bakır(II) biyosorpsiyonu
FATMA BİLİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YUNUS ÖNAL