Metal oksit elektrotlarının süperkapasitör performansları üzerindeki etkisinin araştırılması
Investigation of porous electrodes on supercapacitors
- Tez No: 655327
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖNDER YARGI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 68
Özet
Bu tezin amacı yüksek enerji ve güç yoğunluklu ve çevrim kararlığına sahip süperkapasitörlerde kullanılan elektrotların üretimininin başarılmasıdır. Çalışma da malzemelerin elektrokimyasal indirgenmesive alaşımsızlandırma gibi nanoüretim süreçleri geliştirilmiştir. Bu amaçla nikel köpüküzerinde direkt olarak sırasıyla çinko biriktirilmesi ardından Ni köpük üzerinden alaşımsızlaştırma yapılarak Ni köpük üzerinde nano gözenekli nikel(np-Ni) elektroaktif malzeme olarak biriktirilmiştir. Nikel köpük bazik sulu elektrolitte çalışan süperkapasitörlerde mükemmel elektrokimyasal kararlılığı ile iyi bir akım toplayıcısıdır. Nanogözenekli nikel(np-Ni) yüksek gözeneklilik, yüzey/hacim oranı ile iyon taşınımı için kısa difüzyon yolları sağlayan geçirgen bir malzemedir. Np-Ni malzeme NF üzerinde özgülkapasitansı artırmak amacıyla katot elektrot olarak kullanılmıştır. Anot ve katot elektrotlarda sulu potasyumhidroksit (KOH) elektrolit kullanılması uygun görülmüştür. Elektrokimyasal ölçümler, döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve empedans spektroskopisi teknikleri kullanılarak aygıt tasarımı gerçekleştirilmiştir. Süperkapasitör elektrot sisteminin akım-potansiyel davranışı ve yük depolama mekanizmasının tersinirliği ile ilgili bilgi veren CV ölçümleri için en sade elektrottan başlayarak hedeflenen katotota doğru modifiye edilmiş elektrotların her biri için ayrı ayrı analiz yapılmıştır. Elektrokimyasal ölçümler için başlangıçta en sade elektrottan başlayarak hedef katot elektrota doğru yani Nikel, Nikel-Çinko, NikelÇinkosuz;(Katot) ve Anot (bakır ve platin) elektrotlar için üç elektrot konfigürasyonu 6M KOH elektroliz içinde gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise (Katot/Anot) ikili elektrot sistemi kullanarak aynı analizler yapılmış olup üçlü elektrot sistemi ile mukayese etme imkânı oluşmuştur. Bazik elektrolitik ortamda elektroaktif malzemelerin indirgenme-yükseltgenme tepkimeleri, kapasitifözellikleri ve çevrim kararlılıkları dönüşümlü Voltametri (CV)ve galvanostatik şarj-deşarj çevrimi (GCD) ölçüm teknikleri kullanılarak incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
The overall aim of this thesis is to achieve the production of electrodes used insupercapacitors with high energy and power density and cycle retention. Nanofabrication processes of these materials such as electrochemical reductionand dealloying will be develope. Also, electrode structure and its design principles for supercapacitors with large effective surface area per unit will be discussed.For this purpose, zinc was deposited directly on nickel and copper foam, followed by unalloyed on Ni foam, and nanoporous nickel (np-Ni) was deposited as electroactive material on Ni foam.The mesoporous NF is a good current collector in alkaline supercapacitors with well electrochemical stability. Nanoporous Ni (np-Ni) is permeable material that has a very high porosity with their high surface to volume ratio and short path length for ion transportation. npNi on NF will be used to maximize the specific capacitance as cathode electrode. The aqueous KOH electrolyte with proper ions are selected to be used together with anode and cathode electrodes for supercapacitors. Producing of device was suplied using electrochemical measurements, cyclic voltameter (CV), galvonasttaic charge-discharge (GCD) andempedance spectroscopy techniques. CV measurements which give information about current-potenatial behavior of supercapacitor electrot system and reversibility of charge storage was analyzed separetely for each electrode starting from the base electrot to catode which is targeted modified electrode. At first, three electrode sysyem was used in 6M KOH electrolite starting from elemanter electrode to catode electrode for Nickel, NickelZinc, and anodeelectrodes. In seceond stage, two electrode system was compared with that of three electrode system. Cyclic voltammetry (CV)and galvanostatic charge–discharge cycling (GCD) measurements was used to investigate redox couple, capacitive properties and cycling stability of electroactive materials in alkaline electrolyte, respectively.
Benzer Tezler
- Fabrication and characterization of composite electrodes for the hybrid / electric vehicles applications
Hibrit / elektrikli araç uygulamaları için kompozit elektrot imalatı ve karakterizasyonu
KAAN KAPLAN
Doktora
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN BEDİR
DOÇ. DR. ABDULCABBAR YAVUZ
- Enerji depolama sistemleri için elektrot materyallerinin geliştirilmesi
Development of electrode materials for energy storage systems
SEDA POLAT
- Analyzing various parameters on supercapacitor performance
Süperkapasitör performansında çeşitli parametrelerin analizi
ÖZLEM BUDAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
EnerjiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATIF KOCA
- Synthesis of flower-shaped copper ferrite with copper and iron extracted from the different acid treatments of chalcopyrite for supercapacitor electrode application
Süper kapasitör elektrot uygulamasi için kalkopiritin farkli asit işlemlerinden elde edilen bakir ve demir ile çiçek biçimli bakir ferrit sentezi
EL MOCTAR MBEBOU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Maden Mühendisliği ve MadencilikKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAFA POLAT
- Karbon-silisyum ve karbon-azot hibrit yapılarının sentezi ve süperkapasitör uygulamaları
Synthesis and supercapacitor applications of carbon-silicon and carbon-nitrogen hybrid structures
ERTUĞRUL CEYRAN
