An investigation on electrochemical performance of supercapacitors assembled with vertically aligned&entangled carbon nanotube and conductive polymer
Karbon nanotüp ve iletken polimer ile hazırlanan süperkapasitörlerin elektrokimyasal performansının incelenmesi
- Tez No: 434058
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. FEVZİ ÇAKMAK CEBECİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Süperkapasitörler, bir diğer adıyla elektrokimyasal çift tabakalı kapasitörler, enerji depolama konusunda ki en önemli arastırma konularından biridir çünkü piller ve elektrostatik kapasitörlerin arasındaki bosluğu doldurmaktadır. Uzun kullanım süresi, yüksek spesifik güç yoğunluğu ve kısa sarj/desarj süresi, süperkapasitörleri pillere kıyasla daha avantajlı hale getirmektedir ancak pillerin spesifik enerji yoğunluğu, kapasitörlere kıyasla çok daha yüksektir. S. Lijima'nın çok duvarlı karbon nanotüpleri (MWCNT) bulmasından sonra, CNT süperkapasitörlerde elektroaktif madde olarak kullanılmaya baslanmıstır çünkü iyi tanımlanmıs porlu yapısı, yüksek yüzey alanı, kimyasal stabilitesi, ve en önemlisi yüksek iletkenliği sahiptir. Bu özellikler, yük depoloma islemi için çok gerekli olmakla birlikte çift katmanlı kapasitans olarak adlandırılmaktadır. Dikey yönelimli CNT (VA-CNT) ve dolanık CNT (EN-CNT), karbon nanotüpün iki farklı formu olarak elektrode aktif malzemesi olarak kullanılmıstır. Đletken polimerin CNT yapısına dahil edilmesi ile yük depolama mekanizmasina pseudokapasitans olarak adlandırılan yeni bir özellik katılabilmektedir. Bu sekilde yeni bir malzemenin yanısıra daha iyi kapasitesye sahip bir yapı elde edilecektir. Çift katmanlı yük depolama isleminde yükler fiziksel olarak elektrostatik bir sekilde depolanırken, iletken polimer ve CNT ile elde edilen melez yapılarda yük depolama islemi elektron alısverisinden dolayı kimyasal bir olaydır. Tüm iletken polimerler içinde polianilin (PANi), çok fazla arastırılmıstır çünkü iyi bir iletkenliğe, yüksek bir teorik kapasitansa, ve havada ve çözelti içinde yüksek bir stabiliteye sahiptir. Bu tez konusunda, VA-CNT kimyasal depolama (CVD) yöntemi ile silikon yonga tabakası üzerinde sentezlenmistir. EN-CNT elektrodlar ise herhangi bir dolgu yada birlestirici malzeme kullanılmadan direk olarak VA-CNT'den elde edilmistir. Melez yapılı elektrodlar, elektrokimyasal ve kimyasal yötemler ile hazırlanmıstır. Elde edilen elektrodların ve süperkapasitör hücrelerın elektrokimyasal performansları, dönüsümlü voltametri, elektrokimyasal empedans spektroskopi ve galvanostatik sarj/desarj yötemleri ile test edilmistir.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors or electrochemical double layer capacitors are one of the most important research topics in the energy storage field because they fill the gap between batteries and commercial electrostatic capacitors. Long cycle life, high specific power density and short charge/discharge time offer advantages to supercapacitors over batteries; however, specific energy density of batteries is clearly higher than that of supercapacitors. After introduction of multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) to the scientific community by S. Iijima, carbon nanotubes (CNT) became a very popular electrode active material in supercapacitor applications because of its well-defined porosity, high surface area, chemical stability, and more importantly its high conductivity that might lead high power density. These characteristics are essential for high charge storage which is called double-layer capacitance. Two forms of CNT, which vertically aligned carbon nanotubes (VA-CNT) and the other one is entangled carbon nanotubes (EN-CNT) can be used as an electrode material in supercapacitors. Implementing CNT with a conducting polymer which will give additional charge storage, called pseudo-capacitance, into a supercapacitor electrode structure ensures to achieve enhanced capacitive behavior. The reason of this is that supercapacitor will store the charge physically in the double-layer and also chemically in the polymer in this way. Among all conducting polymers, polyaniline (PANi) has been studied extensively due to its high conductivity, high theoretical capacitance, good faradic redox reversibility, and high stability in air and solutions. In the present work, VA-CNT were synthesized by thermal chemical vapor deposition (CVD) on the silicon wafer chips. Free standing EN-CNT film without any binder was prepared from VA-CNT. Hybrid supercapacitor electrodes were fabricated via electrochemical and chemical methods. Electrochemical performances of the supercapacitor cells were evaluated by cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and galvanostatic charge/discharge tests.
Benzer Tezler
- Yüksek güç verimli biyouyumlu enerji depolama sistemleri için ince film üretimi
Thin film production and applications in solar cell systems for high power efficiency
SİBEL YAZAR AYDOĞAN
Doktora
Türkçe
2020
Biyoteknolojiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEN ATUN
- Koyu ötektik çözücülerin süperkapasitör performansı üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of deep eutectic solvents on supercapacitor performance
MERAL EJDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUZAFFER BALBAŞI
- LaxSr1-xFeyM1-y(M: Mn,Co,Ni,Cu)O3 gözenekli perovskitin incelenmesi ve süper kapasitör uygulama yaklaşımı ile kristal yapı, elektrik ve iyon taşıma özelliklerinin araştırılması
LaxSr1-xFeyM1-y(M: Mn,Co,Ni,Cu)O3 porous perovskites investigation and investigation of crystal structure, electrical and ion transport properties with supercapacitor application approach
TURGUT SÜLEYMANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAGİHAN DELİBAŞ
PROF. DR. ALİGHOLİ NİAEİ
- Süperkapasıtörler için MgFe2O4 ve grafen katkılı hibrit nano kompozitlerin üretimi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Fabrication of MgFe2O4 and graphene doped hybrid nano composites for supercapacitors and investigation of their electrochemical properties
MUWAFAQ MASHRAH
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAFA POLAT
- Copper ferrite synthesis from extraction of chalcopyrite and investigation of its electrochemical properties
Kalkopiritten bakır ferrit sentezi ve elektrokimyasal özelliğinin incelenmesi
MARIEM MOHAMED EL MAMY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAFA POLAT