Geri Dön

Enerji depolama uygulamaları için ikiboyutlu MOS2 esaslı nanokompozit serbest durabilen elektrotların geliştirilmesi

Development of two-dimensional MOS2-based nanocomposite free-standing electrodes for energy storage applications

PDF İndir

  1. Tez No: 825752
  2. Yazar: BÜŞRA ÇETİNKAYA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HATEM AKBULUT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Metalurji Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Energy, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 103

Özet

Elektrokimyasal enerji depolama elektrik enerjisini bir ortamda rezerve olarak tutup, ihtiyaç duyulduğunda depolanan bu enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürebilen sistemlerdir. Enerji depolama aygıtlarından bataryaların spesifik kapasite ve enerji yoğunluğu değerlerinin arttırılması artan enerji talebiyle paralel olarak yükseltilmeye çalışılmaktadır. Oldukça üstün özelliklere sahip iki boyutlu malzemelerin kullanılması yeni nesil bataryaların geliştirilmesine de katkı sunmaktadır. Bu tez çalışmasında modifeye edilmiş hummors yöntemiyle üretilmiş grafen oksit ve elektrokimyasal lityumlama yöntemiyle eksfoliye edilmiş MoS2 iki boyutlu malzemeleri kullanılarak MoS2/Grafen nanokompozit serbest durabilen elektrotlar üretilmiştir. Üretilen nanokompozit elektrotlar lityum iyon piller için 0.01-3.0V aralığında test edilerek anot malzeme performansı ve lityum hava pillerinde ise 2.0-4.5V aralığında oksijen akışı altında test edilerek nefes alabilen katot malzemesi olarak kullanılmıştır. Üretilen nanokompozitlerin morfolojileri, Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) kullanılarak karakterize edilmiştir. Grafen ve MoS2 katalizörlerinin element dağılımı, enerji dağılım spektrometresi (EDS) ile incelenmiştir. Faz yapıları Raman spektroskopisi ve X-ışını kırınım paternleri (XRD) kullanılarak incelenmiştir. Elektrokimyasal performansları, çevrimsel voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS),galvanostatik şarj-deşarj ve elektrokimyasal döngü testleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Temel olarak optimize edilmiş MoS2/Grafen nanokompozit anot 100 çevrim sonunda 700 mAh/g deşarj kapasitesi ve ilk çevrimden sonra %99 kapasite korunumu sergilemiştir ve lityum hava pilleri için üretilen MoS2/Grafen nanokompozit katot malzemesinde 12, 500 mAhg-1 'e ulaşan tam deşarj kapasitesi ve 1000 mAhg-1 limitli kapasitede 50 çevrim kararlı kapasite davranışı sergilemiştir.

Özet (Çeviri)

Electrochemical energy storage are systems that can keep electrical energy as a reserve in an environment and convert this stored energy into electrical energy when needed. Increasing the specific capacity and energy density values of the batteries among the energy storage devices is tried to be increased in parallel with the increasing energy demand. The use of two-dimensional materials with highly superior properties also contributes to the development of new generation batteries. In this thesis,MoS2/Graphene nanocomposite free-standing electrodes were produced using graphene oxide produced by the modified hummers method and MoS2 two-dimensional materials exfoliated by electrochemical lithiation method. The produced nanocomposite electrodes were tested as an anode in the range of 0.01-3.0V for lithium-ion batteries and it is tested as an air breathing cathode material in the range of 2.0-4.5V under oxygen gas flow for lithium air batteries. The morphology of the nanocomposites was characterized by using Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) and Transmission Electron Microscope (TEM). The elemental distribution of graphene and MoS2 catalysts was studied by energy dispersion spectrometry (EDS). Phase structures were studied using Raman spectroscopy and X-ray diffraction patterns (XRD). Their electrochemical performances were performed using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS),galvanostatic charge-discharge and electrochemical cyclic tests. The optimized MoS2/Graphene nanocomposite anode exhibited 700 mAhg-1 discharge capacity at the end of 100 cycles and 99% capacity retention after the first cycle, and the full discharge capacity reaching 12, 500 mAhg-1 in the MoS2/Graphene nanocomposite cathode material produced for lithium air batteries and It was demonstrated stable capacity behaviour of 50 cycles in 1000 mAhg-1 limited capacity.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    851529

    Investigation of sulfide materials for supercapacitors

    Süperkapasitörler için sülfit malzemelerinin araştırılması

    ALİ DENİZ UÇAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    EnerjiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN

    DR. YUSUF KELEŞTEMUR

  2. Tez No

    755240

    Composite carbon nanofiber anodes for na ion batteries

    Sodyum iyon piller için kompozit karbon nanofiber anotlar

    ELHAM ABDOLRAZZAGHIAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. MELTEM YANILMAZ

  3. Tez No

    652811

    Growth of two-dimensional TMDCs and MXene novel structures for high performance transistor applications

    Yüksek performanslı transistör uygulamaları için yenilikçi iki boyutlu geçiş metal kalkojeniti ve MXene yapılarının üretilmesi

    MERVE ÖPER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NİHAN KOSKU PERKGÖZ

  4. Tez No

    624580

    The mechanical characterization of two-dimensional materials (WS2, MOS2, and graphene) and the effect of defects on young's modulus of CVD grown single-layer graphene

    İki boyutlu malzemelerin (WS2, MOS2 ve grafen) mekanik karakterizasyonu ve tek tabakalı grafeninin young katsayısının kusur yoğunluğu ile değişimi

    BEGIMAI ADILBEKOVA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AYKUTLU DANA

  5. Tez No

    511156

    Graphene (oxide) – metal/metal (hydr)oxide composites: Synthesis and applications in electrochemical energy storage and conversion

    Grafen (oksit) - metal/metal (hidr)oksit kompozitleri: sentezi ve elektrokimyasal enerji depolama ve dönüşümü için uygulamaları

    FERİHA EYLÜL ÖZTUNA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    EnerjiKoç Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL

Geri Dön