Süperkapasitör için meşe mazısı temelli ve mikrodalga destekli aktif karbondan elektrot üretimi
Electrode production from quercus infectoria based and microwave aid activated carbon for supercapacitor
- Tez No: 813497
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT AKDEMİR, DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜLİN AVCI HANSU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Siirt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Dünya genelinde artan nüfus ve teknolojik gelişmeler enerjiye olan ihtiyacı her geçen gün artırmaktadır. Enerji talebinin artmasıyla birlikte üretilen enerjiyi depolamak ve sonradan kullanmak büyük önem arz etmektedir. Süper kapasitörler, enerji depolama sistemlerinde yükleri hızlı bir şekilde depolayıp transfer ettikleri için son zamanlarda ilgi odağı olmuştur. Bu tez çalışmasında, meşe mazısından üretilen mikrodalga destekli aktif karbonlar kullanılarak süperkapasitörler için iyi özelliklere sahip olan yeni bir elektrot malzemesi üretilmiştir. Çalışmanın birinci aşamasında, meşe mazısı biyokütlesi karbonizasyon ve baz aktivasyonu yoluyla aktif karbona dönüştürülmüş; ikinci aşamada, elde edilen aktif karbonlar farklı sürelerde ve farklı güç değerlerinde mikrodalga enerjisine tabi tutulmuş; üçüncü aşamada ise elde edilen numuneler kullanılarak hedeflenen elektrotlar üretilmiştir. Üretilen süperkapasitör elektrotlarının elektrokimyasal performansları oda sıcaklığında galvanostatik şarj-deşarj (GCD), Döngüsel voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılarak test edilmiş olup elektrotların kapasitesi ve kararlılıkları hesaplanmıştır. Üretilen bu elektrotlar kullanılarak toplamda dört farklı süperkapasitör hücresi geliştirilmiştir. Döngüsel voltametri eğrileri incelendiğinde, geliştirilen süperkapasitör hücrelerinin ideal kapasitif davranışı gösteren simetrik dikdörtgensel şekiller oluşturduğu görülmüştür. En iyi spesifik kapasitans değeri, 20 dk boyunca 500 W gücünde mikrodalga enerjisine tabi tutularak üretilen MAQ-4 numunesinin elektrotlarından (1 A/g akım yoğunluğunda 283,9 F/g) elde edilmiştir. 6 M KOH elektrolitinde 4 A/g akım yoğunluğunda 100 GCD döngüsünden sonra MAQ-1, MAQ-2, MAQ-3 ve MAQ-4 elektrotlarının kapasitans tutma oranları sırasıyla %94,4, %99,7, %92,6 ve %94,4 olarak hesaplanmıştır. Alınan sonuçlar, meşe mazısı biyokütlesinden üretilen aktif karbonlara mikrodalga enerjisinin uygulanmasıyla elde edilen elektrotların iletkenliği, kapasitesi, üstün döngüsel kararlılığı, çevre dostu olmaları ve düşük maliyetli olmaları nedeniyle gelecekte enerji depolama teknolojisi için önemli bir alternatif olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Increasing population and technological developments around the world increase the need for energy day by day. With the increase in energy demand, it is of great importance to store and later use the energy produced. Supercapacitors have recently been the focus of attention, as they quickly store and transfer charges in energy storage systems. In this thesis, a new electrode material with good properties for supercapacitors was produced by using microwave supported activated carbons produced from Quercus infectoria. In the first phase of the study, Quercus infectoria biomass was converted to activated carbon via carbonization and base activation; In the second stage, the obtained activated carbons were subjected to microwave energy at different times and at different power values; In the third stage, the targeted electrodes were produced using the obtained samples. The electrochemical performances of the produced supercapacitor electrodes were tested at room temperature using galvanostatic charge-discharge (GCD), Cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques, and the capacity and stability of the electrodes were calculated. A total of four different supercapacitor cells were developed using these produced electrodes. When the cyclic voltammetry curves were examined, it was observed that the developed supercapacitor cells formed symmetrical rectangular shapes showing ideal capacitive behavior. The best specific capacitance value was obtained from the electrodes of the MAQ-4 sample (283,9 F/g at a current density of 1 A/g) produced by exposing it to 500 W microwave energy for 20 minutes. Capacitance retention rates of MAQ-1, MAQ-2, MAQ-3 and MAQ-4 electrodes were calculated as 94,4%, 99,7%, 92,6% and 94,4%, respectively, after 100 GCD cycles in 6 M KOH electrolyte at a current density of 4 A/g. The results showed that the electrodes obtained by applying microwave energy to activated carbons produced from Quercus infectoria biomass may be an important alternative for energy storage technology in the future due to their conductivity, capacity, superior cyclic stability, environmental friendliness and low cost
Benzer Tezler
- Süperkapasitör için Grafen@VA-BCN-NT@WS2 kompozit elektrot üretimi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of Grafen@VA-BCN-NT@WS2 composite electrode for supercapacitor
AHMAD HÜSEYİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
EnerjiErzincan Binali Yıldırım ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA NUR TUZLUCA YEŞİLBAĞ
- Süperkapasitör için esnek ve kendi kendini iyileştirebilen hidrojel elektrolit sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of flexible and self-healable hydrogel electrolyte for supercapacitor
AYŞE OYMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE YAĞMUR
- Synthesis of a new class hybrid 2D materials as electrode for symmetric supercapacitor
Simetrik süperkapasitör için elektrot olarak yeni sınıf hibrit 2D malzemelerin sentezi
HATİCE YASEMİN İSKENDER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mühendislik BilimleriGebze Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN EKSİK
DR. SİBEL YAZAR AYDOĞAN
- 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
AMEEN UDDIN AMMAR
Doktora
İngilizce
2022
EnerjiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE ERDEM
- Investigation of sulfide materials for supercapacitors
Süperkapasitörler için sülfit malzemelerinin araştırılması
ALİ DENİZ UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN
DR. YUSUF KELEŞTEMUR