Synthesis, characterization, optimization, and electrochemical analysis of novel multimetal oxide materials for energy applications
Enerji uygulamalari i̇çin yeni multimetal oksit malzemelerin sentezi, karakterizasyonu, optimizasyonu ve elektrokimyasal analizi
- Tez No: 631201
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ENGİN KARABUDAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Son zamanlarda, enerji ve enerjiye olan ihtiyaç gittikçe artmaktadır. Bu enerji ihtayacını karşılamak adına, araştırmacılar enerji ile ilintili malzemelerin elektrokimyasal özelliklerini ve kullanım alanlarını iyileştirmek için çalışmaktadırlar. Günümüzde, multimetal oksit malzemeler bataryada (lityum iyon batarya ve Ni tabanlı batarya), yarı iletkenlerde, suyu ayrıştırma çalışmalarında, yakıt hücrelerinde ve kataliz çalışmalarında geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Bu tezde nikel hidroksit (alfa ve beta formu), üre parçalanması metoduyla sentezlenmiştir. Kobalt, çinko, alüminyum ve bakır katkılı Ni(OH)2 aynı metotla sentezlenmiştir. Bu katkılı nikel hidroksitlerin elektrokimyasal analizi yapılmış ve karakterize edilmiştir. Nikel hidroksit kapasitesini iyileştirmek için küçük bir hücre çalışması yapılmış ve optimizasyon çalışması yapılarak bazı etkiler (c rate, tutkal etkisi ve elektrolit etki) incelenmiştir. Ayrıca NMC katot malzemesi katı-hal yöntemi ile sentezlenmiş ve kapasite çalışması yapılmıştır. Çalışmada BSCF, Ag-BSCF ve yeni BSNF malzemeleri sol jel yöntemi ile sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Ayrıca, perovskite sınıfında olup olmadıklarını belirlemek adına Goldschmidt tolerans faktörleri hesaplanmış ve tartışılmıştır. Tezde çeşitli metal tuzları (Cr, Co, Fe, Mn, Ni) kullanılarak basılabilir mürekkep hazırlanmıştır. Hazırlanmış olan basılabilir mürekkeplerin optimizasyon çalışması yapılmıştır. Bu mürekkeplerden yola çıkarak multimetal oksit katalizörleri sentezlenmiştir, bu da suyu ayrıştırarak hidrojen ve oksijen elde etme imkanı sunar. Son olarak, PbVO3CI malzemesi sentezlenmiş ve karakterize edilmiştir. Yarı iletkenliği, elektronik yapısı, dinamik kararlılığı (Born-Phonon) ve perovskite sınıfı özelliği ele alınmıştır. Tezde, irdelenen bu malzemeler ( özellikle Ag-BSCF, BSNF, PbVO3CI) solar hücrelerde, katı hal yakıt hücrelerinde (SOFC), bataryalarda, yarı iletken ve katalizör çalışmalarında kullanılabilme potansiyeline sahiptir.
Özet (Çeviri)
Recently, researchers have focused on multimetal oxide materials to meet energy requirements and to improve their properties, such as electrochemical and areas of usage. Multimetal oxide materials are widely used in batteries such as Li-ion and Ni-MH, in semiconductors, in water splitting studies, in fuel cells, and in catalyst studies. In this study, nickel hydroxide (alpha and beta form) was synthesized by using urea decomposition method. Co, Zn, Al, and Cu-doped Ni(OH)2 were also synthesized via same method. Here, optimization and cell (battery) studies were done to improve the nikel hydroxide capacity. C rate, binder effect, and electrolytic effect were discussed as well. In the study, BSCF, Ag-doped BSCF, and novel BSNF materials were synthesized by utilizing sol-gel method. Also, to determine their perovskite class, Goldschmidt tolerance factors were first calculated for BSCF, Ag-BSCF, and BSNF. It was found that, according to the Goldschmidt factor, all these materials were in the perovskite class. In the thesis, Cr, Co, Fe, Mn, and Ni nitrate salts were used to prepare printable inks. All printable inks were also optimized to print on a substrate. By using the printable inks, multimetal oxide materials were fabricated on the FTO glass, which offers hydrogen and oxygen from water. Last, PbVO3CI material was synthesized and characterized. We discussed various properties, such as semiconductor, electronic structure, dynamic stability (Born-phonon criteria), and perovskite class. The materials we discussed in the thesis, especially Ag-BSCF, BSNF, and PbVO3CI can be promising in solar cells, SOFCs, batteries, semiconductors, and electrocatalytic studies.
Benzer Tezler
- Application of conjugated cucurbit[8]uril porphyrin supramolecular assembly inelectrochemical hydrogen generation
Elektrokımyasal hıdrojen üretımınde konjuge kükürbıt[8]urıl-porfırın supramoleküler düzenegının uygulanması
BOUTHAINA AOUDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Polimer Bilim ve Teknolojisiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DÖNÜŞ TUNCEL
- Advanced materials for sustainable green energy: Radiation grafted dual-fiber based anion exchange membranes and Fe-N-C electrocatalysts for fuel cells
Sürdürülebilir yeşil enerji için ileri malzemeler: Yakıt pilleri için radyasyon ile aşılanmış dual lif esaslı anyon değişim membranları ve Fe-N-C elektrokatalizörler
AHMET CAN KIRLIOĞLU
Doktora
İngilizce
2023
EnerjiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
DR. BEGÜM YARAR KAPLAN
- Synthesis of conducting block copolymers and their use in the immobilization of invertase and polyphenol oxidase enzymes
İletken kopolimerlerde invertaz ve polifenol oksidaz enzimlerinin tutuklanması
SENEM KIRALP
Doktora
İngilizce
2004
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT KAMİL TOPPARE
- Süperkapasitör ve hidrojen üretim uygulamaları için rhus coriaria çekirdeklerinden mikrodalga destekli bi-fonksiyonel aktif karbonların sentezi
Microwave-assisted synthesis of bi-functional activated carbons from rhus coriaria kernels for supercapacitor and hydrogen production applications
SEMANUR ŞENGÖNÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
KimyaSiirt ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU ELMA KARAKAŞ
DR. UĞUR IŞIK
- Reactor design, characterization and production of cathode active material via co-precipitation method for lithium ion batteries
Lityum iyon piller için birlike çöktürme yöntemi için reaktör tasarımı, katot aktif malzemesi üretimi ve karakterizasyonu
BARIŞ CEM ALPAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ