Geri Dön

Investigation of structural and electrochemical properties of biomass based activated carbon materials for energy storage applications

Enerji depolama uygulamaları için biyokütle esaslı aktif karbon malzemelerinin yapısal ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

  1. Tez No: 474997
  2. Yazar: KADİR ÖZGÜN KÖSE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 102

Özet

Yeni enerji kaynakları ve enerji depolama için etkili yöntemler bulmak bilimsel ve sanayiye yönelik araştırmaların temel amaçlarından biridir.Bu amaca ulaşmak için, çalışmalar, bataryalar, yakıt hücreleri ve süperkapasitörlerin özelliklerini optimize etmeye odaklanmıştır. Aktif Karbon (AC), atık su ve gaz arıtma gibi çeşitli uygulama alanlarının yanında, yüksek iletkenlik ve spesifik yüzey alanından dolayı (3000 m2/g a kadar), elektriksel çift tabaka kapasitörlerin elektrotları ve metal hava bataryalarının katodu olarak kullanılır. Bu çalışmanın amacı fıstık çamı kozalağı gibi biyokütlelerden aktif karbonu elde etmek ve elektrot olarak kullanılacak bu malzemenin yapısal ve elektrokimyasal özelliklerini belirlemektir. Aktif karbonlar EDLC uygulamalarında kullanıldıklarında gözenek durumu ve elektriksel iletkenliğin elektrokimyasal davranışa büyük etkisi vardır; bu sebeple aktif karbon üretim süreci buna göre ayarlanmıştır. Sonuç olarak, 1300-2700 m2/g aralığında yüzey alanı elde edilmiştir. Buna ek olarak, aktivasyon sıcaklığının elektriksel iletkenliğe, yüksek sıcaklığa maruz kalanların 10 000 kat fazla olacak kadar etkisi olduğu gözlenmiştir. Bu bağlılık yüzey fonksiyonel grupları ve yapısal düzenle ilişkilendirilmiş ve FTIR ve Raman spektroskopileriyle karakterize edilmiştir. Çeşitli özelliklerdeki aktif karbonlar üretildikten sonra, bunlar iki bağlayıcı ve iki elektrolitle birlikte EDLC yapımında kullanılmıştır. Bağlayıcı ve elektrolitin EDLC performansına etkisi ayrıca irdelenmiş ve PSBR 100 bağlayıcının yüksek güç uygulamaları için uygun olduğu, LA 132 bağlayıcının ise enerji yoğunluğunu artırmak için kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Bunun yanında, asetonitril içinde TEA BF4 tuzunun EDLC performansının asetonitril içinde TBA PF6 tuzundan iyi olduğu gözlenmiştir. Sonuç olarak, üretilen EDLC'lerde 72 kW/kg maximum güç yoğunluğu ve 28 Wh/kg enerji yoğunluğu elde edlimiştir.

Özet (Çeviri)

Finding new energy sources and efficient ways for energy storage is one of the primary goals in both scientific and industrial research. To achieve this purpose, studies are concentrated on optimizing the characteristics of energy storage devices such as batteries, fuel cells and supercapacitors. Activated carbon (AC), beside its versatile application areas including wastewater and gas treatment, is used as electrodes in electrical double layer capacitors and as cathode in metal air batteries due to its high conductivity and high specific surface area (up to 3000 m2/g). In this thesis, AC is derived from biomass like pine cone, and its structural and electrochemical properties were characterized as an electrode material in supercapacitors. The porosity and conductivity of AC have a great influence on the electrochemical properties when used in EDLC applications; therefore, the production conditions of AC were arranged accordingly. As a result, surface area range of 1300 to 2700 m2/g was achieved. Furthermore, it is seen that electrical conductivity of AC is dependent on activation temperature with a 5 orders of magnitude greater value for high temperature treated ones. This dependence is linked to surface functional groups and structural order of the AC's and they are characterized by FTIR and Raman spectroscopies. After the production and characterization of AC's with various properties, they were used in the EDLC fabrication with two binders and two electrolytes. The effect of binders and electrolytes were investigated in EDLC performance; PSBR100 binder is found to be suitable for high power applications, whereas LA 132 binder is appropriate for high energy devices. The performance of TEA BF4 salt in acetonitrile was superior to TBA PF6 in acetonitrile. As a result, maximum power density of 72 kW/kg and energy density of 28 Wh/kg were achieved in EDLC's fabricated.

Benzer Tezler

  1. Biyokütle temelli yüksek performans süperkapasitör elektrot malzemelerinin üretilmesi ve elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması

    Production of biomass-based high performance supercapacitor electrode materials and investigation of their electrochemical properties

    YALÇIN ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    EnerjiYozgat Bozok Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ESRA YILDIZ

  2. Biyoatıklardan karbon sentezi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

    Carbon synthesis from bioatic and investigation of electrochemical properties

    GÜLBİKE YALDIZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiSakarya Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER

  3. Yüksek performanslı doğrudan metanol yakıt hücreleri için elektrolit-elektrot bileşenlerinin araştırılması

    Investigation of electrolyte-electrode components for high-performance direct methanol fuel cells

    GÖKNUR DÖNMEZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Enerjiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ

  4. Investigation of the production of SnS (Tin Sulfide) based solar cells

    Kalay sülfür (SnS) bazlı güneş hücrelerinin üretiminin araştırlması

    SERCAN SOYÖZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Metalurji MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CEVAT SARIOĞLU

  5. Palladyom eşektrodun seçici elektrokatalitik özelliklerinin D-Glikozun elektrooksidsyonunda belirlenmesi

    The Determination of selective properties of palladium electrode in D-Glucose electrooxidation

    İPEK BECERİK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. FİGEN KADIRGAN