Geri Dön

Yüksek performansa sahip karbon içerikli anot malzemelerinin geliştirilmesi

Development of high performance carbon anode materials

PDF İndir

  1. Tez No: 766667
  2. Yazar: YAĞMUR GÜNER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERVET TURAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Energy, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 165

Özet

Bu çalışmada katkılandırılmış grafen ve çeşitli gözenekli karbonlar olmak üzere iki farklı karbon anot malzemesi grubunun kimyasal, yapısal, morfolojik özellikleri XPS, Raman, SEM, TEM analizleri ile incelenmiş ve bunların elektrokimyasal performansa etkileri, şarj/deşarj testleri ve çevrimsel voltametri ile belirlenmiştir. İlk grupta; katkılandırılmış grafen tozlarının sentez parametrelerinden etkilenen fonksiyonel grupların, bağ tiplerinin, kusur oranlarının ve morfoloji değişimlerinin, elektrokimyasal performansa etkisi incelenmiştir. XPS analizleri, redoks reaksiyonları arasında farklılıkların olduğunu ve katkı elementlerinin karbon ve oksijenle yaptıkları bağların değiştiğini göstermiştir. Oksijen içerikli grupların artışı ile kusur oranı ve tabakalar arası mesafe artmış ve bunun sonucunda elektrokimyasal performans yükselmiştir. Bu grup içindeki en yüksek performans, N katkılı numunelerden N-GP4'ün gösterdiği, 100 mA/g akım yoğunluğunda, 75. şarj/deşarj çevriminde 430 mAh/g'dır. İkinci grupta farklı gözenekli karbonların elektrokimyasal performansı ve yüzey aktif maddelerinin etkileri incelenmiştir. Süngerimsi ağ morfolojisinin performansının daha düşük olduğu ve partikül boyutu arttıkça performansın düştüğü görülmüştür. Anyonik (SDS) ve katyonik (CTAB) maddeler ile modifikasyonla gerçekleşen morfolojik ve yapısal değişimler SEM ve Raman analizleri ile incelenmiştir. Bu modifikasyonların morfoloji üzerinde büyük değişimlere neden olarak yüzey alanı ve tabaka dizilimlerini değiştirdiği görülmüştür. Raman analizlerinden hesaplanan I2D/IG oranları da bu durumu desteklemiştir. Tek çeşit yüzey aktif maddesi yerine iki maddenin birlikte kullanılması ile yapıdaki değişiklikler daha güçlü şekilde gerçekleşmiştir. SDS ve CTAB'ın sinerjitik etkisinin olduğu, sabit ve değişken akım yoğunluklarında yapılan testlerde kapasitenin yaklaşık 1,5 kat arttığı görülmüştür. Tüm malzemeler arasında en yüksek kapasite değeri, gözenekli karbonlardan SDS ve CTAB'ın birlikte kullanıldığı P-CY4 numunesinde elde edilmiş olup 200 mA/g akım yoğunluğunda 618 mAh/g olarak ölçülmüştür.

Özet (Çeviri)

In this study, the chemical, structural and morphological properties of two different groups of carbon anode materials, doped graphene and porous carbons, were investigated by XPS, Raman, SEM, TEM analyzes and their effects on electrochemical performance were determined by charge/discharge tests and cyclic voltammetry. In the first group; the effects of functional groups, bond types, defect rates and morphology changes, which are affected by synthesis parameters of doped graphene powders, on electrochemical performance were investigated. XPS analyzes showed different bonds between the additive elements with carbon and oxygen due to redox reactions. With the increase of oxygen-containing groups, the defect ratio and the distance between the layers increased, and as a result, the electrochemical performance increased. The highest performance in this group is 430 mAh/g at the 75th charge/discharge cycle, at a current density of 100 mA/g, demonstrated by N-GP4, one of the N-doped samples. In the second group, the electrochemical performance of different porous carbons and the effects of surfactants were investigated. It was observed that the performance of the spongy network type morphology was lower and decreased as the particle size increased. Morphological and structural changes that occur with modification with anionic (SDS) and cationic (CTAB) surfactants were investigated by SEM and Raman analyses. It was observed that these modifications led significant changes on the morphology, surface area and layer arrangement. I2D/IG ratios also supported this situation. The changes in the structure occurred more remarkably with the use of two surfactants together. It has been observed that SDS and CTAB have a synergistic effect, and the capacity has increased approximately 1.5 times in charge/discharge tests performed at constant and variable current densities. The highest capacity value among all the materials was obtained in the P-CY4 sample from porous carbons, in which SDS and CTAB were used together, and it was measured as 618 mAh/g at a current density of 200 mA/g.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    672906

    Production and characterization of porous carbon nanofibers as anodes for sodium ion batteries

    Gözenekli karbon nano liflerin sodyum iyon pillerı için anot olarak üretimi ve karakterizasyonu

    BÜLİN ATICI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MELTEM YANILMAZ

  2. Tez No

    633587

    Enhancing mechanical performance and flame retardancy of polyethylene fibers

    Polietilen liflerin mekanik ve alev geciktiricilik özelliklerinin geliştirilmesi

    BEYZA NUR GÜNAYDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALİ KILIÇ

    DOÇ. DR. HÜSEYİN AVCI

  3. Tez No

    809360

    A systematic research on rational design and synthesis of innovative materials for developing high-performance perovskite solar cells

    Yüksek performans perovskit güneş hücresi geliştirilmesi için yenilikçi malzemelerin mantıksal tasarımı ve sentezi üzerine sistematik bir araştırma

    ALİEKBER KARABAĞ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMRULLAH GÖRKEM GÜNBAŞ

    DOÇ. DR. SAFACAN KÖLEMEN

  4. Tez No

    829328

    Eşzamanlı karbondioksit kullanımı ve hidrojen dönüşümü için nikel-demir bazlı katalizör üzerinde karbondioksitten metan eldesi

    CO2 to methane over nickel-iron based catalyst for simultaneous CO2 utilization and hydrogen conversion

    BUKET KAPLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPER SARIOĞLAN

    PROF. DR. ŞAHİKA SENA BAYAZİT

  5. Tez No

    352104

    PEM yakıt pilleri için iletken polimer karbon destekli platin katalizörlerin mikrodalga yöntemi ile hazırlanması

    Preparation of conducting polymer/carbon supported platinum catalysts by microwave irradiation technique for PEM fuel cell

    ELİF DAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    EnerjiAtatürk Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AYŞE BAYRAKÇEKEN

Geri Dön