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
- Bazı sert çekirdekli meyve türlerinde döllenme biyolojisi üzerinde yöntem çalışmaları
Başlık çevirisi yok
ATBİMOĞLU ADALET
- 1950-1975 dönemi sosyal yapı değişiminin konut tasarımına etkisi Ankara-Kavaklıdere örneği
1950-1975 period effects of changes in social structure on planning of residences -Ankara, Kavaklıdere eraple
ADNAN AKSU
- Oditoryumlarda akustik önlemler ve çoklu kullanım
Accoustical precautions and milti purpose usage of auditorums
ÇİĞDEM YÜCEL
