Yüksek performanslı hibrit enerji depolama platformları için akıllı elektrot malzemelerin geliştirilmesi
Development of smart electrode materials for high performance hybrid energy storage platforms
- Tez No: 730170
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNEM ORTABOY SEZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fiziksel Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Süper kapasitörler, hızlı şarj kabiliyetleri, uzun çevrim ömürleri ve çevre dostu olmaları ile karakterize edilen alternatif enerji depolama sistemleridir. Bu enerji sistemlerini tasarlamak için verimli, ucuz, hedeflenen amaca yönelik, yüksek yüzey alanına sahip, ölçeklenebilir elektrotların geliştirilmesi, içinde bulunduğumuz dönemin en dikkat çekici konuları arasında yer almaktadır. Bu tezde, lityum iyon piller, elektrokimyasal kapasitörler ve fotovoltaik piller gibi enerji depolama ve dönüştürme sistemlerinde kullanılabilecek esnek, bükülebilir, yüksek elektrokimyasal performans gösteren, hafif elektrotlar sentezlenmiştir. Tez kapsamında, tek aşamalı hidrotermal ve kimyasal biriktirme teknikleri ile sekiz farklı nanokompozit temelli tekstil elektrot üretilmiştir. Üretilen elektrotlar, her bir bileşenin sinerjik etkisi sayesinde, maksimum verim sağlamak için farklı katkılama ajanları içeren MoS2, PANI, rGO üçlü kompozitler kullanılarak geliştirilmiştir. Üretilen elektrotlar, yüzey morfolojileri, kimyasal yapıları ve bileşimleri aydınlatmak için XRD, DRIFT ve SEM teknikleri ile incelenmiştir. Üretilen elektrotların alansal ve spesifik kapasitansları, şarj-deşarj profilleri, döngüsel kararlılıkları ve empedans özellikleri elektrokimyasal tekniklerle analiz edilmiştir. Hazırlanan süperkapasitörler, yüksek bir çalışma potansiyel aralığı (1.85 V - 2.35 V), dikkate değer bir enerji yoğunluğu (367 Whkg-1 ile 74 Whkg-1 arasında) ve son derece yüksek güç yoğunluğu (136 kWkg-1 ve 5 kWkg-1) sergilemiştir. Ayrıca, her bir süper kapasitör 0,5 M Na2SO4 elektroliti içinde, 2 Vs-1 tarama hızında alınan 10000 çevrim sonrasında %95'ten daha yüksek, mükemmel bir şarj/deşarj çevrim performansı göstermiştir. Elektrokimyasal sonuçlar, üretilen elektrotların, yeni nesil giyilebilir elektronik teknolojisi için büyük uygulama potansiyeli sağlayan, yüksek çalışma potansiyeline ve mükemmel döngüsel kararlılığa sahip olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors are alternative energy storage systems that are characterized by fast charging ability, long cycle life, and environmental friendliness. To design these energy systems, the development of efficient, inexpensive, scalable electrodes with high surface area for the targeted purpose is among the most striking issues in the current period. This thesis aims to synthesize flexible, bendable, light-weight electrodes, showing high electrochemical performances, that can be used in energy storage and conversion systems such as lithium-ion batteries, electrochemical capacitors, and photovoltaic batteries. Within the scope of the thesis, eight different nanocomposite-based textile electrodes were produced by one-pot hydrothermal and electroless deposition techniques. The fabricated electrodes have been developed using MoS2, PANI, rGO ternary composites containing different doping agents to obtain maximum benefits thanks to the synergistic effect of individual components. The produced electrodes have been investigated by XRD, DRIFT, and SEM techniques to clarify the surface morphology, chemical structure, and composition. Areal and specific capacitances, charge-discharge profiles, cyclic stability, and impedance characteristics of produced electrodes have been analyzed by electrochemical techniques. The prepared supercapacitors exhibit a high operational potential window (1.85 V - 2.35 V) remarkable energy density (between 367 Whkg-1 and 74 Whkg-1 ) and extremely high power density (136 kWkg-1 and 5 kWkg-1). Furthermore, each supercapacitor showed an excellent charge/discharge cycling performance in 0.5 M Na2SO4 electrolyte at a scan rate of 2 Vs−1, with capacitance retention higher than 95% after 10000 cycles. The electrochemical results have shown that the produced electrodes have high operational potential and excellent cyclic stability which enable the great application potential for next-generation wearable electronics technology.
Benzer Tezler
- Bir mini İHA için yakıt pili-batarya hibritlemesinin bir boyutlu analizi
One-dimensional analysis of fuel cell-battery hybridization for a mini UAV
OĞUZHAN BALTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAMİ HORUZ
- Design and manufacturing of dimensionally controlled graphene based hybrid structures by core-shell electrospinning for energy storage systems
Enerji depolama sistemleri için çekirdek-kabuk yapılı elektrodokuma yöntemi ile boyutsal kontrollü grafen tabanlı hibrit yapıların tasarımı ve üretimi
LEILA HAGHIGHI POUDEH
Doktora
İngilizce
2018
EnerjiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Elektrikli otobüsler için hibrit enerji depolama sistemlerinin genetik algoritma ile optimizasyonu
Optimization of hybrid energy storage systems for electric buses with genetic algorithm
SEDA SAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Yüksek performanslı karbon/metal-oksit nanokompozit süperkapasitörlerin üretim ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of high performance carbon/metal-oxide nanocomposite supercapacitors
NERİMAN SİNAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilim ve TeknolojiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ECE ÜNÜR YILMAZ
- Farklı yöntemlerle indirgenmiş grafen oksit ince filmlerinin çinko hibrit süperkapasitörlerde elektrokimyasal işlevselliğinin incelenmesi
Investigation of electrochemical functionality of graphene oxide thin films reduced by different methods in zinc hybrid supercapacitors
TUĞBA BOLAT MADEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YILDIRAY TOPCU