Preparation of redox polymers with different topologies and their use in organic radical battery applications
Redoks grupları içeren farklı topolojilere sahip polimerlerin hazırlanması ve organik radikal pillerdeki uygulamaları
- Tez No: 458924
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE GÜL GÜREK, DOÇ. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Energy, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Organik radikal piller (ORB) ticari lityum iyon pillerle karşılaştırıldığında harika özelliklere sahiptirler. Hızlı şarj ve elektron transferi yapabilme yetenekleri, yüksek şarj-deşarj kapasiteleri, çevre dostu, güvenli, hafif ve esnek olmalarından dolayı şarj edilebilir pil teknolojileri içerisinde çok dikkat çekmektedirler. Ayrıca günümüzde taşınabilir cihazların (akıllı telefon, tablet, dizüstü bilgisayar, giyinebilir teknolojiler v.b) artması ile birlikte artan enerji ihtiyacından dolayı organik radikal piller günümüz pil teknolojileri için çok iyi bir adaydır. Bu çalışma dört bölümden oluşmaktadır. Her bir bölümde, TEMPO kararlı radikalleri taşıyan farklı topolojideki (düz zincir, yıldız, çapraz bağlı ve fırça tipli) polimerler serbest radikal, yükseltgenme ve atrp polimerizasyon teknikleriinden biri ile sentezlenmiştir. Aynı zamanda, radikal polimerlerin elde edilmesi için monomer ve polimerizasyon başlatıcıları da sentezlenmiştir. Hedeflenen tüm küçük bileşikler ve radikal polimerler FT-IR, UV-vis, Raman, 1H-NMR, 13C-NMR, 31P-NMR, Kütle spektroskopik yöntemleri kullanılarak detaylı bir şekilde karakterize edilmiştir. Elde edilen radikal yapıların kararlılıkları, spin yoğunlukları ve sayıları elektron spin rezonans (ESR) ile, indirgenme-yükseltgenme potansiyelleri ve elektrokimyasal özellikleri dönüşümlü voltametre (CV) ile aydınlatıldı. Sentezlenen polimerlerin ortalama molekül ağırlıkları, polidispersite indisleri, jel geçirgenlik kromatografi ve 1H-NMR cihazlarından gelen bilgiler ile aydınlatılmıştır. Polimerlerin ısıl özellikleri DSC ve TGA cihazları ile aydınlatılmıştır. Örneklerin morfolojik ve yapısal özellikleri FE-SEM cihazından elde edilen gözlemler ile analiz edilmiştir. Son olarak sentezlenen radikalik polimerler katot aktif malzemesi olarak kullanılarak pil elektrotları hazırlandı ve radikal polimer içeren bu elektrotlardan düğme pil şeklinde piller üretildi. Düğme piller, bir pil analizör cihazı ile polimerin topolojisinin, pillerin şarj/deşarj özellikleri, verimlilik ve enerji yoğunluğunun üzerine etkisi test edildi.
Özet (Çeviri)
The organic radical batteries (ORB) have excellent properties when compared to commercial lithium ion battery. They have attracted great deal of attention in the rechargeable battery technology because of their advantages such as their rapid charging capability and electron transfer, high charging and discharging rates, being environmentally safe, light-weight and flexible. Also, ORB is really good candidate for today's battery technologies. This study consists of four sections. In each section, TEMPO stable radical containing polymers with different topologies (linear, star, crosslinked and brush) were synthesized by using free radical, oxidative and ATRP polymerization methods. Also, we synthetized monomer and polymer initiators to obtain the radical polymers. The chemical structure of all targeted small molecules and radical polymers were characterized and examined in detail by FT-IR, UV-vis., Raman, 1H-NMR, 13C-NMR, 31P-NMR, Mass spectroscopic methods. The stability of obtained radical constructions, spin densities and the electrochemical properties were clarified by using ESR spectroscopic method and cyclic voltammetry, respectively. Average molecular weights of the synthesized polymers and polydispersity indices were determined by the data obtained from gel permeation chromatography and 1H NMR spectroscopic investigations. Thermal properties of polymers were analyzed by DSC and TGA experiments. The morphologies and structures of the samples were observed by a field emission scanning electron microscope. Finally, battery electrodes were prepared from the synthetized radical polymers as cathode active material and coin sized cells were produced by using radical polymer containing electrode material. Coin sized cells were tested by battery analyzer for determining the effect of polymer topologies on the charge /discharge capacity, efficiency and energy density properties of battery.
Benzer Tezler
- Süper kapasitörler için bağlayıcısız nikel içeren grafen köpük elektrotunun tek adımda hazırlanması
One-step preparation of binder-free nickel containinggraphene foam electrode for supercapacitors
AZIZ AHMAD KARIMI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimyaİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERAFETTİN DEMİÇ
DOÇ. DR. BURAK GÜLTEKİN
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- Hemoglobinin elektrokimyasal davranışının incelenmesi
Investigation of electrochemical behavior of hemoglobin
GÜLÇİN BOLAT
- Design of biopolymer-based advanced functional materials
Biyopolimer esaslı gelişmiş fonksiyonel malzemelerin tasarımı
SENA ÇİFTBUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Synthesis of functional microporous polymers for catalytic and electronic applications
Başlık çevirisi yok
HAKAN BİLDİRİR