Fabrication and characterization of composite electrodes for supercapacitors
Süperkapasitörler için kompozit elektrotların üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 687358
- Danışmanlar: PROF. DR. METİN BEDİR, DOÇ. DR. ABDULCABBAR YAVUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Esnek elektronik sistemler, sensörlere, iletişim ve veri hesaplama cihazlarına güç kaynağı olmaları için tasarlanmışlardır. Ancak cep telefonları, akıllı saatleri, akıllı bileklikleri ve kulaklıkları çalıştırmak için gerekli esnek enerji depolama araçları malzeme ve üretim masraflarının yüksek olması nedeniyle çok yaygın değiller. Bu tezin başlıca motivasyonu basit yöntemlerle ve pahalı olmayan malzemelerle esnek enerji depolama elektrotları üretmek ve analiz etmektir. Tez kapsamında, termal oksidasyon veya eletrodepozisyon yoluyla üç esnek elektrot elde edilmiştir. Esnek bakır elektrot basitçe bir fırında ısıtılmaya tabi tutuldu. Bunun yanında örülebilen esnek filament üzerine Cu ve Co iyonik sıvı (IS) kullanılarak elektrodepozite edildi. Esnek grafit yüzey üzerine pahalı olmayan IS kullanılarak alaşım (Mn-Fe) kaplandı. Bakır ısıtıldığında yüzeyinde CuO ve Cu2O'dan oluşan ve bağlayıcı gerektirmeyen kompozit ince film oluştu. Bakırın ısıtılma sıcaklığı ve süresinin etkileri araştırıldı. Grafit üzerine metaller (Cu ve Co) ve alaşımlar (Mn-Fe) kullanılarak elektrodepozisyon yöntemi ile farklı nano yapılar elde edildi. Elde edilen elektrotlar elektrokimyasal olmayan teknikler (XRD, EDX, XPS, FTIR, Raman and SEM) kullanılarak yüzey morfolojisi, yapısı ve bileşimi analiz edildi. Üretilen elektrotların spesifik/alansal kapasitanslar, kararlılık, ve şarj – deşarj performansları elektrokimyasal teknikler ile analiz edildi. Co kaplı grafit filamentin ve ısıtılmış bakırın spesifik kapasitansları tarama hızı 5 mV s-1 iken 90 ve 1900 F g-1 olarak hesaplanmıştır. Isıtılmış bakırın ve Mn – Fe alaşımının alansal kapasitansları ise 75 mF cm-2 ve 1600 mF cm-2 olarak hesaplanmıştır. Düşük maliyetli karbon ve metal tabanlı esnek kompozit elektrotlar kolay üretim metodları ile elde edilmiştir
Özet (Çeviri)
Flexible electronic systems have been designed to power up sensors, communication, and data computation devices. However, flexible energy storage devices required electrical energy to operate devices including mobile phones, smart watches, smart bracelets, and headgears are not common because of the cost of materials and fabrication. The main motivation of this thesis is to analyze the fabrication and usability of flexible energy storage electrodes fabricated from inexpensive materials prepared by simple methods. Within the thesis, three flexible electrodes have been achieved by thermal oxidation (annealing) or electrodeposition. A flexible bulk copper electrode was simply annealed in a muffle furnace. Additionally, Cu and Co were electrodeposited from ionic liquid (IL) electrolyte on a flexible filament which can be knitted. Alloys (Mn-Fe) were also grown on a flexible graphite surface from an inexpensive IL. CuO and Cu2O composite thin films were formed on bulk copper by applying heat which is not required binder. The effect of temperature and duration for the heat treatment of bulk Cu was investigated. Metals (Cu and Co) and alloys (Mn-Fe) films having different nanostructures were electrodeposited on the graphite surface. Produced electrodes were analyzed by means of non-electrochemical (XRD, EDX, XPS, FTIR, Raman, and SEM) techniques for understanding the surface morphology, structure, and composition of the modified electrodes. Specific/areal capacitances, stability, and charge-discharge performances of produced electrodes with rate-limiting reaction on the interface were analyzed by electrochemical techniques. The specific capacitance of Co based electrode on graphite filament and annealed Cu (CuOx on Cu) was 90 and 1900 F g-1 at the scan rate of 5 mV s-1. The areal capacitance of annealed Cu and electrodeposited Fe-Mn alloy on graphite was 75 mF cm-2 and 1600 mF cm-2. A low-cost carbon and metals-based flexible composite electrodes were developed on the basis of simple fabrication methods.
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
- Süperkapasitörler için özgün fitalosiyanin elektrotların üretimi ve karekterizasyonu
Fabrication and characterization of novel phytalocyanine electrodes for supercapacitor
YILMAZ ZİREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMaltepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN TAŞALTIN
- Preparation of biocompatible composite 3d architectures based on graphene oxide (GO) and chitosan for flexible all solid state supercapacitors
Esnek tüm katı hal süper kapasitörler için grafen oksit (GO) ve kitosan bazlı biyouyumlu kompozit 3d mimarilerin hazırlanması
SAEIDEH ALIPOORILEMEESLAM
Doktora
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BARSBAY
- Enerji depolama cihazları için polipirol ve metal oksit kompozit elektrotlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of polypyrrole and metal oxide composite electrodes for energy storage devices
NAİME ÖZDEMİR ERTEKİN
Doktora
Türkçe
2022
KimyaGaziantep ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ZENGİN
DOÇ. DR. ABDULCABBAR YAVUZ
- Hidrotermal yöntemle üretilen indirgenmiş grafen oksit/bor katkılı ZnO kompozit maddesinin süper kondansatör performansı
Hydrothermal method generated reduced graphene oxide/boron doped ZnO composite of super capacitor performance
AYÇA TANRIVERDİ
Doktora
Türkçe
2015
Fizik ve Fizik MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT ALVER
YRD. DOÇ. DR. SÜLEYMAN KERLİ