Karbon nanotüp ve polimer malzemelerin süperkapasitör bileşenleri olarak incelenmesi
Investigation of carbon nanotube and polymer materials as supercapacitor components
- Tez No: 821712
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİM EROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Ga/CNT, Nb/CNT, Elektrot Malzemesi, TDI/PEG polimeri, Elektrokimya, İletkenlik, Elektrokimyasal Aktivite, Enerji Depolama, Sensörler, Ga/CNT, Nb/CNT, Electrode Material, TDI/PEG polymer, Electrochemistry, Conductivity, Electrochemical Activity, Energy Storage, Sensors
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Çalışmada, karbon nanotüpleri (CNT'ler) ve polimer malzemelerinin süperkapasitör bileşenleri olarak incelenmesi amaçlanmıştır. CNT'ler, benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip nano ölçekli karbon yapılarıdır ve yüksek yüzey alanı ve mükemmel iletkenlikleri ile dikkat çekerler. Polimer malzemeler ise esneklik, hafiflik ve işlenebilirlik gibi avantajlara sahiptir. Bu çalışmada, %10 Ga/CNT ve %10 Nb/CNT karışımları kullanılarak iki farklı elektrot malzemesi oluşturulmuştur. Her iki karışım da kütlece %10 galyum veya niyobyum ve %90 karbon nanotüp içermektedir. Elektrot malzemelerinin oluşturulması için her bir karışım, TDI/PEG (toluen dizosiyanat/polietilen glikol) polimeri ile 1:1 oranında karıştırılmıştır. Bu karışımın sonucunda, Ga/CNT ve Nb/CNT elektrot malzemeleri elde edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, Ga/CNT ve Nb/CNT elektrot malzemelerinin elektrokimyasal özelliklerini değerlendirmek ve potansiyel olarak kullanılabilecek yeni elektrot malzemelerini keşfetmektir. Elektrokimyasal testler, elektrot malzemelerinin iletkenlik, elektrokimyasal aktivite ve dayanıklılık gibi özelliklerini değerlendirmek için yapılmıştır. Elektrokimyasal Analiz, Döngüsel Voltametri Analizi, Galvanostatik Şarj Deşarj Analizi ve Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi Analizi yapılarak araştırma bulguları elde edilmiştir. Araştırma sonucunda elektrotlarının kapasitif performansı arasında farklılıklar bulunduğu ve bu farklılıkların malzeme özellikleri, yüzey pürüzlülüğü ve gözenek yapısı gibi faktörlere göre değişkenlik gösterdiği saptanmıştır. Deneyde kullanılan her iki numune de kapasitif davranış göstermiş ancak farklı özgül kapasitans değerleri ve hız performanslarına sahip olmuşlardır. Sonuç olarak, CNT'ler ve polimer malzemeleri süperkapasitör bileşenleri olarak değerlendirildiğinde, her birinin kendi avantajları ve kısıtlamaları bulunmaktadır. CNT'lerin üstün iletkenlik ve yüzey alanı özellikleri, polimerlerin ise esneklik ve düşük maliyet gibi avantajları dikkate alındığında yüksek işlevli bileşenler oldukları saptanmıştır. Sonuçlar, Ga/CNT ve Nb/CNT elektrot malzemelerinin yüksek iletkenlik özellikleri gösterdiğini ve elektrokimyasal aktivite açısından da başarılı olduklarını göstermiştir. Ayrıca, bu elektrot malzemelerinin TDI/PEG polimeri ile karıştırılarak yapılan kompozitlerin mekanik dayanıklılığı artırdığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The study aimed to examine carbon nanotubes (CNTs ) and polymer materials as supercapacitor components. CNTs are nanoscale carbon structures with unique physical and chemical properties and attract attention with their high surface area and excellent conductivity. Polymer materials have advantages such as flexibility, lightness and workability. In this study, two different electrode materials were created using 10%Ga/CNT and 10%Nb/CNT mixtures. Both mixtures contain 10% gallium or niobium and 90% carbon nanotube by mass. Each mixture for the creation of electrode materials was mixed with the polymer TDI/PEG (toluene dizocyanate/polyethylene glycol) at a ratio of 1:1. As a result of this mixture, Ga/CNT and Nb/CNT electrode materials were obtained. The purpose of this study is to evaluate the electrochemical properties of Ga/CNT and Nb/CNT electrode materials and discover new electrode materials that can potentially be used. Electrochemical tests were performed to evaluate the properties of electrode materials such as conductivity, electrochemical activity and durability. Research findings were obtained by analyzing Electrochemical Analysis, Cyclic Voltametry Analysis, Galvanostatic Charging Discharge Analysis and Electrochemical Impedance Spectroscopy. As a result of the research, it was determined that there are differences between the capacitive performance of their electrodes and these differences vary according to factors such as material properties, surface roughness and pore structure. Both samples used in the experiment showed capacitive behavior but had different specific capacitance values and speed performances. As a result, when CNTs and polymer materials are considered supercapacitor components, each has its own advantages and restrictions. Considering the advantages of CNTs such as superior conductivity and surface area properties and polymers flexibility and low cost, it has been determined that they are high function components. The results showed that Ga/CNT and Nb/CNT electrode materials show high conductivity properties and are also successful in terms of electrochemical activity. In addition, it has been observed that composites made by mixing these electrode materials with the TDI/PEG polymer increase mechanical durability.
Benzer Tezler
- Süper kapasitörler için bağlayıcısız nikel içeren grafen köpük elektrotunun tek adımda hazırlanması
One-step preparation of binder-free nickel containinggraphene foam electrode for supercapacitors
AZIZ AHMAD KARIMI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimyaİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERAFETTİN DEMİÇ
DOÇ. DR. BURAK GÜLTEKİN
- Haloysit nanotüp dolgu malzemesi ile termoplastik ve termoplastik elastomer polimer matris kompozit malzemelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of halloysite filled thermoplastic and thermoplastic elastomer composite materials
TUĞÇE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURAK ÖZKAL
- Karbon tabanlı yeni hibrit nano-yapıların modellenmesi ve analizi
Modeling and analysis of carbon based new hybrid nano-structures
ÜNAL DEĞİRMENCİ
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Development of H-BN and CNT reinforced polymer composites for electronic warfare receivers and transmitters: Examination of thermal performance
Elektronik harp almaç ve göndermeç kasaları için H-BN ve CNT takviyeli polimer kompozit malzeme geliştirilmesi: Isıl performansın incelenmesi
GÜRCAN CENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ
- Çok duvarlı karbon nanotüp, molibden disülfit ve silikon katkılı karbon elyaf/poliamit 66 kompozitlerinin mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and tribological properties of multi-wall carbon nanotube, molibden disulfide and silicone filled carbon fiber/polyamide 66 composites
BİLAL ÖZSARIKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Polimer Bilim ve TeknolojisiKütahya Dumlupınar Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH HAKAN YETGİN