Investigation of molybdenum oxide as a catalyst for non-aqueous lithium oxygen batteries
Molibdenyum oksitin katalizör malzemesi olarak su içermeyen lityum oksijen bataryalarında araştırılması
- Tez No: 457167
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. EDA YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 76
Özet
Günümüzde, dünyanın üstesinden gelmesi gereken en büyük problemlerden bir tanesi küresel ısınmadır ve bu problemin başlıca nedeni ulaşım araçlarında kullanılan fosil yakıtlar nedeniyle salınan sera gazlarıdır. Bu yüzden alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır ancak bu kaynakların varlığı tek başına yeterli bir çözüm sunmaz. Bu enerji kaynaklarından elde edilecek enerjiyi depolamak için uygun enerji depolama sistemlerine de ihtiyaç vardır ve bu sistemlerin fosil yakıtların yerini alabilmesi yeterli enerji yoğunluğunu ve etkinliğini sağlayabilmeleriyle mümkündür. Bu durumda, piller umut vaad eden teknolojilerdir ancak hali hazırda üretilmiş hiç bir pil sistemi gerekli olan yüksek enerji ve güç yoğunluğunu sağlamada yeterli değildir. Bu yüzden yeni ve daha etkili teknolojilerin araştırılması gerekmektedir. Bu tarz enerji depolama sistemlerine aday olabilecek en iyi teknolojilerden bir tanesi Li ve O2 elektrokimyasal çiftinin temel alındığı Li-O2 pilleridir. Li-O2 pilleri, deşarj sırasında Li anot ve aktif katot malzemesi olan oksijenin gözenekli katot malzemesi üzerinde gerçekleşen tepkimesi sonucu Li2O2 depolayarak, günümüzde kullanılan en teknolojik Li-iyon pillerinden yaklaşık olarak 10 kat daha fazla enerji yoğunluğuna ulaşabilirler. Ancak, yüksek oksijen indirgenme ve yükseltgenme tepkimesi potensiyalleri, parazitik yan reaksiyonlar ve düşük şarj-deşarj döngüselliği gibi aşılması gereken bir çok problem bu pillerin ticari olarak üretilebilir olmasının önüne geçer. özellikle elektrolit ve katot arayüzeyinde oluşan istenmeyen yan ürünler başlı başına çok büyük bir problemdir çünkü bu yalıtkan ürünler döngü sırasında katot yüzeyinde birikerek elektriksel ve iyonik ulaşımı engelleyerek şiddetli bir kapasite azalmasına neden olurlar. Bu yüzden, Li ve O2 elektrokimyasal çifti arasındaki tepkimeyi kolaylaştırması için bir çok çeşitli katalizör malzeme incelenmiştir. Bu çalışmada, molibdenyum oksit parçacıklarla dekore edilmiş çok duvarlı karbon nanotüp katot malzemesi Li-O2 piller için etkili bir elektrokatalizör olabileceği düşünülerek araştırılmıştır. Bu malzemeyi Li-O2 pillerine adapte edebilmek ve pillerin performansını arttırabilmek için çeşitli sentez yöntemleri ve parametreleri uygulanmıştır. Morfolojik, yapısal, kimyasal ve elektrokimyasal karakterizasyonlar X-Ray Kırınımı, X-Ray Fotoelektron Spektroskopisi, Saçılımlı Elektron Mikropkopu, Geçirmeli Elektron Mikroskopu ve Galvanostatik Şarj-Deşarj Testi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Today, one of the biggest problem which the world have to get over is the global warming and the main reason of global warming is the greenhause gasses which are released due to usage of fossil fuels in transportation applications. Therefore, alternative energy sources are needed but it is not sufficient itself. Suitable energy storage systems are also necessary and these systems have to provide very high amount of energy density and efficiency in order to replace fossil fuels. In that case batteries are very promising technologies however, there is no manufactured battery type in the market which can provide required high energy and power density, so new and more effective technologies have to be investigated for this purpose. One of the best candidates of such technologies is the Li-O2 battery which is based on the Li-O2 electrochemical couple. Li-O2 batteries can achieve approxi- mately ten times higher energy density than that of current state-of-the-art Li-ion batteries by storing the discharge product Li2O2 which occurs as a result of re- action between Li anode and active cathode material, O2, on the porous cathode material. However, there are various challenges to overcome including high OER- ORR overpotentials, parasitic side reactions and poor cyclability in order to built commercial Li-O2 batteries. Especially, unwanted side product formation on the cathode-electrolyte interface is the major challenge itself because these insulator side products accumulate on the cathode surface during cycling and prevent electrical and ionic transportation which cause drastic capacity fading. That is why various catalyst materials have been investigated in order to facilitate the reaction between Li-O2 electrochemical couple. In this study, we investigated molybdenum oxide which is decorated on multi- walled carbon nanotube catalyst support as an efficient electrocatalyst for Li-O2 batteries. Several synthesis methods and parameters have been utilized in order to enhance its performance and adapt it for our application. Morphological, structural, chemical and electrochemical characterizations have been carried out by using X-Ray Difraction, X-Ray Photoelectron Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy and Transmission Electron Microscopy.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of MFI-supported catalysts for the aromatization of methane
Metanın aromatizasyonu reaksiyonu için MFI destekli katalizörlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
ALPER SARIOĞLAN
Doktora
İngilizce
2006
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. AYŞE ERDEM ŞENATALAR
- Molibden katkılı bivo4 katalizörlerinin geliştirilmesi,karakterizasyonu ve fotokatalitik etkinliklerinin incelenmesi
Development and characterization of molibden metal doped bivo4 catalysts and investition of their photocatalytic activities
TUĞBA YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Propan dehidrojenasyonu katalizörlerinin hazırlanması ve incelenmesi
Preparation and investigation of propane dehydrogenation catalysts
KÜBRA DAYIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Kimya Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN NACİ KOÇ
- Termik santrallerin döner tip hava ısıtıcılarında kullanılan ısı değiştirici plakalar için emaye kaplama optimizasyonu
Optimization of enamel coatings on heat exchanger plates used in rotary air preheaters of thermal power plants
ERDEM GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
DOÇ. DR. ERDEM ATAR
- Taç eterli ftalosiyanin ve metal komplekslerinin voltametrik incelenmesi
Voltammetric investigation of free and metal phthalocyanine complexes with crown ethers
MUSA ÜCE
Doktora
Türkçe
1999
Eğitim ve ÖğretimMarmara ÜniversitesiKimya Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSA ŞAHİN