Supercapacitors based on functionalized carbon materials
İşlevselleştirilmiş karbon malzeme temelli süperkapasitörler
- Tez No: 730945
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BETÜL URALCAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 81
Özet
Elektrikli çift katmanlı kapasitörler, bir elektrolit ve yüksek yüzey alanlı eletktrot arasında bulunan arayüzde elektrik yükleri şeklinde enerji depolamaktadırlar. Enerji depolama mekanizmaları fiziksel etkileşimlere dayandığı için EDLC'ler, genellikle yavaş şarj ve kütle transfer kinetiği ile sınırlanan pillerin aksine yüksek güç yoğunluğuna sahiptirler. Bunlara ek olarak EDLC'ler milyonlarca şarj/deşarj döngüsünü sağlayan enerji depolama cihazlarıdır. Ancak, düşük enerji yoğunluklarından muzdariptirler. Yüksek enerji yoğunluğuna sahip olan bir EDLC için, iyonların ulaşabileceği geniş bir yüzey alanına sahip kompakt bir yapının sürdürülmesi, aynı zamanda düşük iyon taşınımı ve elektrik direncini sağlaması kritik bir önem taşımaktadır. Bu noktada, karbon kuantum noktalarını termal olarak pul pul dökülmüş grafen oksit tabakalarına oda sıcaklığında iyonik sıvıların varlığında dahil ederek, iyileştirilmiş iyon taşıma ağlarına sahip iletken karbon ağlarını, iyon taşıma kinetiğini ve depolamayı güçlendiriyoruz. Bu durum, iyonik sıvının elektrolit olarak, karbon kuantum noktalarının da iletken bir ağ olarak görev almasını sağlarken, termal olarak pul pul dökülmüş grafen oksit tabakaları arasında birer aralayıcı olarak görev almasına yol açmaktadır. Bu yaklaşımı kullanarak, ağırlıkça %30/70 CQD/TEGO bileşimi, 20 mV/s'de 4.5 M EMIM-BF4 elektrolit ile 165 F/g'lık bir gravimetrik kapasitans elde ediyoruz. Elektrotlar, 500 mV/s tarama hızında %70 oranında bir kapasitans tutma göstermektedir. Bunun yerine 3.4 M EMIM-BF4 kullanıldığında, kapasitans değeri 206 F/g'a ulaşırken, elektrotlar 500 mV/s'de kapasitansının %70 oranında korunmasını sağlıyor. Bu durum, elektrolit bileşimini uyarlayarak hem enerji hem de güç yoğunluğunu aynı anda geliştirebileceğimizi göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Electrical double layer capacitors store energy in the form of electrical charges at the interface between an electrolyte and a high surface area electrode. As their energy storage mechanism relies on physical interactions, EDLCs have high power densities, unlike batteries, which are often limited by the slow charge- and mass- transfer kinetics. Additionally, EDLCs can sustain millions of charging/discharging cycles. Nevertheless, they suffer from low energy densities. For a high energy density EDLC, it is critical to maintain a compact architecture with large ion-accessible surface area while also ensuring low ion transport and electrical resistance. We incorporate carbon quantum dots into thermally exfoliated graphene oxide sheets in the presence of a room temperature ionic liquid to form conductive carbon networks with improved ion transport networks, enhancing ion transport kinetics and storage. This yields an electrode in which both the carbon quantum dots and the ionic liquid serve as spacers to effectively separate the thermally exfoliated graphene oxide sheets, while the ionic liquid also functions as the electrolyte and carbon quantum dots provide a conductive network. Using this approach, we achieve a gravimetric capacitance of 165 F/g at 30/70 wt% CQD/TEGO composition with 4.5 M EMIM-BF4 electrolyte at 20 mV/s. The electrodes demonstrate 70 % capacitance retention at 500 mV/s. When a 3.4 M EMIM-BF4 electrolyte is used instead, capacitance reaches 206 F/g, and the electrodes retain 70% of its capacitance at 500 mV/s. This demonstrates that we can simultaneously improve both energy and power density by tailoring the electrolyte composition.
Benzer Tezler
- Nanokarbon elektrot ve polimer jel elektrolit tabanlı süperkapasitörler
Supercapacitors based on nanocarbon electrode and polymer jel electrolyte
ŞİRİN SIYAHJANI GÜLTEKİN
- Enerji, optik sensör ve aktif gıda paketleme alanlarında kullanılmak üzere yüzeyi işlevselleştirilmiş floresans karbon noktaların geliştirilmesi
Development of surface functionalized fluorescence carbon dots for use in energy, optical sensor, and active food packaging areas
MELİS ÖZGE ALAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Kimya MühendisliğiMersin ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RÜKAN GENÇ ALTÜRK
- Geçirgen ve iletken elektrot olarak karbon nanotüp katkılı indiyum kalay oksit ince filmlerin geliştirilmesi
Development of carbon nanotube doped indium tin oxide transparent conductive electrode
GÖKÇEN GÖKÇELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Polipirol ve poli(3,4-etilendioksitiyofen) esaslı bazı kompozitlerin elektrokimyasal sentezi ve süperkapasitör özelliklerinin incelenmesi
Electrochemical synthesis of some composites based on polypyrrole and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and investigation of their supercapacitor properties
ELİF AKSUN BAYKARA
- Optimization of carbon nanotube supercapacitor electrode
Başlık çevirisi yok
SERKAN AKBULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiVanderbilt UniversityPROF. W. P. KANG
PROF. JIMMY DAVIDSON