Metal oxide and 2d material electrodes for next-generationsupercapacitor: ZNO and mxene
Yeni nesil süperkapasıtor için metal oksit ve 2-boyutlu malzemeelektrotları: Çinko oksit ve mxene
- Tez No: 778255
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE ERDEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Energy, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Süperkapasitörler sahip oldukları hızlı şarj-deşarj, uzun raf ömrü ve gelişmiş döngüsel stabilite gibi sahip olduğu avantajlardan dolayı diğer enerji depolama cihazlarına oranla fazlaca ilgi görmektedir. Bu tezde mangan katkılı çinko oksit nanotel, bakır katkılı çinko oksit nanoparçacıklar ve kobalt katkılı nanoparçacıklar birincil elektrot malzemesi olarak, MXene de ikincil elektrot malzemesi olarak yüksek performanslı süperkapasitör cihazı geliştirilmesinde kullanılmıştır. Kullanılan elektrot malzemelerinin sentezleri; yapısal, elektronik, optik ve elektrokimyasal analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Geçiş metal katkılı çinko oksitler yapılarında kendinden sahip oldukları ve sonradan dış kaynaklı oluşan yapısal kusurlara sahiptir ve bu hatalar elektron paramanyetik rezonans spektroskopisi (EPR) ve fotolüminisans spektroskopi ile analiz edilmiştir. Bahsi geçen yapısal kusurların varlığının süperkapasitör bilesenleri arasındaki sinerjik etkileşimi arttırdığı ve elde edilen süperkapasitörün performansını geliştirdiği gözlemlenmiştir. MXene malzemelerinin sahip olduğu yüksek iletkenlik ve geniş yüzey alanı, MXene malzemelerinin ikinci elektrot olarak geçiş metal katkılı çinko oksit ile karşılıklı kullanılması, süperkapasitörün performansını ileri seviyede arttırmıştır. Üretilen süperkapasitörün elektrokimyasal özellikleri döngüsel voltametre, empedans spektroskopisi ve galvanostatik şarj-deşarj yöntemleri ile ölçüldüğünde kayda değer sonuçlar elde edilmiştir. Spesifik kapasitans değeri olarak 151 F/g, enerji yoğunluğu olarak 84 Wh/kg ve güç yoğunluğu olarak 75 kW/kg oldukça yüksek değerler olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors are gaining tremendous attention as energy storage devices for the benefits these devices can offer, like fast charge-discharge, high shelf life, and improved cyclic stability compared to other energy storage devices. Here in, we report the development of high-performance supercapacitor devices by using manganese-doped Zinc oxide nanowires (Mn-ZnO NWs), copper-doped zinc oxide nanoparticles (Cu-ZnO NPs), and cobalt doped Zinc Oxide nanoparticles (CoZnONPs)) as one electrode and MXene as the second electrode material. The synthesis of all the electrode materials is presented along with the structural, electronic, optical, and electrochemical analyses. Transitional metal doped ZnO (TM-ZnO) possess competing effects of intrinsic and extrinsic defect signals, which were analyzed by Electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and photoluminescence spectroscopy (PL), the presence of these defects increases the overall synergy between the components of supercapacitor device which leads to enhanced performance of our supercapacitor. TM-ZnO samples when used in combination with MXene as a second electrode, increased the performance of supercapacitors even further as MXene offered high conductivity and high surface area. The electrochemical result of the assembled supercapacitor when measured by techniques like cyclic voltammetry, impedance spectroscopy, and galvanostatic charge-discharge showed some encouraging results. The highest performance value for a supercapacitor was obtained to be 151 F/g specific capacitance with 84 Wh/kg energy density and a power density of 75 kW/kg.
Benzer Tezler
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- Grafen temelli polianilin gümüş nanotanecik nanokompozitlerinin sentez ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of graphene based polyaniline, silver nanoparticle nanocomposites
ZAFER ÇIPLAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY YILDIZ
- Süperkapasitörler için MXene (Ti3C2Tx) ve MnFe2O4 katkılı kompozit elektrotların geliştirilmesi
Development of MXene (Ti3C2Tx) and MnFe2O4 added composite electrodes for supercapacitors
NURİ ERGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAFA POLAT
- Role of Silica in the self-assembly of salt-surfactant mesophases and synthesis of Mesoporous metal oxides
Tuz-yüzey aktif arafazlarının kendiliğinden oluşumunda Silika'nın rolü ve mezogözenekli metal oksitlerin sentezi
NAJEEB ULLAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. ÖMER DAĞ