Biyokütleden elde edilen aktif karbonların yüksek performanslı süperkapasitör uygulamaları
High performance supercapacitor applications of activated carbons derived from biomass
- Tez No: 767024
- Danışmanlar: PROF. DR. FUNDA ATEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Günümüzde artan enerji talebi, fosil yakıtların hızla tükenmesi ve çevresel sorunlar, toplumu yeni enerji üretim yolları bulmaya ve üretilen enerjiyi verimli bir şekilde depolamaya yöneltmiştir. Umut veren enerji depolama cihazları arasında yerini alan süperkapasitörler hızlı şarj/deşarj kabiliyeti, yüksek güç yoğunluğu ve uzun çevrim ömrü gibi ilgi çeken özelliklere sahiptir. Yüksek gözeneklilik ve yüzey alanı, iyi elektrik iletkenliği gibi özellikleri nedeniyle karbon temelli malzemeler süperkapasitör uygulamalarında büyük ilgi görmektedir. Bu çalışma kapsamında süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılmak üzere nar posasından aktif karbonlar üretilmiştir. Üretilen farklı özellikteki aktif karbonların elektrokimyasal performansları incelenmiştir. Farklı gözenek yapıları ve yüzey alanlarına sahip aktif karbonlar elde etmek için KOH ve ZnCl2 aktivasyon araçları ile farklı doyurma oranları ve sıcaklıklarda kimyasal aktivasyon yöntemiyle üretim yapılmıştır. Üretilen aktif karbonların yapısal ve morfolojik özellikleri, N2 adsorpsiyon-desorpsiyon izotermi (BET yüzey analizi), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier transform kızılötesi (FTIR) spektroskopisi kullanılarak araştırılmıştır. Hazırlanan elektrotların ise elektrokimyasal analizleri döngüsel voltametri (CV), empedans spektroskopisi (EIS) ve galvanostatik şarj-deşarj (GCD) teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda 500 °C'de 1:1 (ZnCl2/Nar posası, w/w) oranında üretilen aktif karbon 1384 m2/g ile en yüksek yüzey alanını göstermiştir. Elektrokimyasal testler sonucunda, yüksek mikro gözenekli alana sahip elektrot malzemesi ile, iletkenlik arttırıcı olarak Süper P Karbon siyahı kullanarak 6 M KOH elektrolitte 0.1 A/g'de 201 Fg-1'lik mükemmel spesifik kapasitans değerine ulaşılmıştır. Bu sonuçlar, nar posasından üretilen aktif karbonların süper kapasitör uygulaması için umut verici bir malzeme olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Nowadays, increasing energy demand, rapid depletion of fossil fuels and environmental problems have led the society to find new energy production ways and to store the produced energy efficiently. Supercapacitors, as promising energy storage devices, which are of great interest in the field of energy storage improvement, have interesting features such as fast charge/discharge capability, high power density and long cycle life. Carbon-based materials are of great interest in supercapacitor applications due to their properties such as high porosity and surface area, good electrical conductivity. In this study, activated carbons were produced from pomegranate marcs to be used as electrode material in supercapacitors. The electrochemical performances of the produced activated carbons with different surface properties were investigated. Production was carried out by chemical activation method with KOH and ZnCl2 activation tools at different impregnate rates and temperatures. The structural and morphological properties of the produced activated carbons were investigated using N2 adsorption-desorption isotherm (BET surface analysis), scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy. The electrochemical properties of electrodes were perfomed using cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. As a result of the analyses, the produced activated carbon at 500 °C at a ratio of 1:1 (ZnCl2/Pomegranate pulp, w/w) showed the highest surface area with 1384 m2/g. The electrochemical test results show that an excellent specific capacitance value of 201 Fg-1 at 0.1 A/g in 6 M KOH electrolyte was achieved by using Super P Carbon black as a conductivity enhancer, with electrode material with high microporous area. In conclusion, the results confirm that pomegranate-based carbon has the potential to be a promising electrode material for supercapacitors.
Benzer Tezler
- Biyokütle temelli yüksek performans süperkapasitör elektrot malzemelerinin üretilmesi ve elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması
Production of biomass-based high performance supercapacitor electrode materials and investigation of their electrochemical properties
YALÇIN ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiYozgat Bozok ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA YILDIZ
- Asimetrik süperkapasitör uygulamaları için biyokütle temelli elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
Development of biomass-based electrode materials for asymmetric supercapacitor applications
BURAK BAYKAL
- Biyokütleden üretilen azot, kükürt ve fosfor katkılı aktif karbonun süperkapasitör performansı
The supercapacitor performance of nitrogen, sulphur and phosphorus doped activated carbon produced from biomass
SÜHEYLA TEKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ AKTAŞ
- 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
- Karbon siyahının fiziksel ve kimyasal aktivasyon ile gözenekli karbon yapılara dönüşüm performansının incelenmesi
Investigation of the conversion performance of carbon black into porous carbon structures by physical and chemical activation
NERMİN NUR FUÇUCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYSEL KANTÜRK FİGEN
PROF. DR. ADNAN MİDİLLİ