Geri Dön

Preparation of new generation poly(N-isopropylacrylamide) and poly(acrylicacid) based composite electrodes and supercapacitor applications

Yeni nesil poli(N-isopropylacrylamid) ve poli(akrilikasit) temelli kompozit elektrotların hazırlanması ve süperkapasitör uygulamaları

PDF İndir

  1. Tez No: 831603
  2. Yazar: DANIA ALOVN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HİLAL DEMİR KIVRAK, DR. ÖĞR. ÜYESİ SİBEL YAZAR AYDOĞAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Kimyasal Teknolojiler Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 125

Özet

Süperkapasitörler, yüksek güç yoğunlukları, hızlı şarj-deşarj hızları, çevre dostu olmaları ve uzun çevrim ömürleri nedeniyle enerji depolama sorununa önemli bir çözüm olarak büyük ilgi görmüştür. Süperkapasitörlerin verimliliği büyük ölçüde elektrot malzemelerinin özelliklerine göre belirlenmektedir. Poli(N-izopropilakrilamid) (PNIPAM) ve poli(akrilikasit) (PAAc) polimerleri radikal polimerizasyon yöntemi ile sentezlendi. Polimerler monomer, çapraz bağlayıcı (MBA), hızlandırıcı (TEMED) ve radikal başlatıcı (APS) kullanılarak elde edildi. Daha sonra, - karbon nanotüp (KNT) ve tek metalli M(Pd, Pt, Ru, Co, Mo, Fe, Ga, Bi, Ni)/KNT katalizörleri ile polimerler kompozit (M/KNT-g-PAAc) olarak sentezlendi. Polimerler ve metal katkılandırılmış polimerler Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Mikro Raman Spektrometresi (RAMAN) ve Taramalı elektron mikroskopları ve elementel haritalama (SEM-EDX), X ışını kırınımı (XRD) yöntemleri ile analiz edilmiştir. Bu tezde karbon keçe temelli elektrot malzemesi üzerine iyonik iletkenliği yüksek polimerler ve M(Pd, Pt, Ru, Co, Mo, Fe, Ga, Bi, Ni)/KNT kompozitlerin kaplanması ile yüksek kapasitans sergileyen yeni nesil elektrotlar geliştirildi. Elektrotların kapasitif performansları 1.0 M H2SO4 sulu elektrolit ortamında çevrimsel voltametri (CV), galvanostatik şarj deşarj (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri ile incelendi. Sonuç olarak, süperkapasitör elektrot olarak işlev gören PAAc-g-(Ru/CNT) ve PAAc-g-(Ni/CNT), en yüksek spesifik kapasiteler sergilemiştir. PAAc-g-(Ru/CNT), 5 mV s-1 hızında 1294.5 F g-1 spesifik kapasiteye sahiptir ve PAAc-g-(Ni/CNT), 2.0 mA cm-2 akım yoğunluğunda 680.0 F g-1 spesifik kapasiteye sahiptir. Ayrıca, bu elektrotlar sırasıyla 1000 çevrim sonrasında %97.7 ve %94.1 yüksek kapasite koruması göstererek genişletilmiş döngü ömrü ve güçlü elektrokimyasal kararlılık sergilemiştir. Bu sonuçlar, enerji depolama alanındaki ilerlemeye önemli bir katkı sağlamakta ve daha verimli ve sürdürülebilir enerji depolama cihazlarının geliştirilmesi için uygulanabilir çözümler sunmaktadır. Bu tez, iyon iletken polimerlerin bir elektrot malzemesi olarak kullanıldığı enerji depolama ve enerji dönüşüm cihazları için uygun metal/karbon kompozitlerine yeni yaklaşımlar sunmuştur. Ayrıca, yüksek performanslı süperkapasitörler için yeni kompozitlerin oluşturulması konusunda önemli görüşler sunmuştur.

Özet (Çeviri)

Supercapacitors have gained notable attention as a crucial solution to the energy storage challenge because of their impressive power density, rapid charge-discharge rate, eco-friendliness, and long cycle life. The efficiency of supercapacitors is largely determined by the characteristics of their electrode materials. Poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) and poly(acrylic acid) (PAAc) polymers were synthesized by radical polymerization method. The polymers were obtained after sequential mixing using polymers monomer, crosslinker (MBA), accelerator (TEMED) and radical initiator (APS). Afterward, polymers were synthesized as composite (M/CNT-g-PAAc) with Carbon nanotube (CNT) and mono-metal M(Pd, Pt, Ru, Co, Mo, Fe, Ga, Bi, Ni)/CNT catalysts. Polymers and metal-doped polymers were analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Micro Raman Spectrometer (RAMAN) and Scanning electron microscopes and elemental mapping (SEM-EDX), X-ray diffraction (XRD) methods. In this thesis, new generation electrodes with high capacitance were developed by coating carbon felt-based electrode material with high ionic conductivity polymers and M(Pd, Pt, Ru, Co, Mo, Fe, Ga, Bi, Ni)/CNT composites. The capacitive performances of the electrodes were examined by cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques in 1.0 M H2SO4 aqueous electrolyte. The resulting PAAc-g-(Ru/CNT) and PAAc-g-(Ni/CNT), which function as supercapacitor electrodes, exhibit a high specific capacitances of 1294.5 F g-1 at 5.0 mV s-1 and 680.0 F g-1 at 2.0 mA cm-2, respectively. Additionally, these electrodes demonstrate a high capacitance retention of up to 97.7% and 94.1% after 1000 cycles, respectively, showcasing their extended cycle life and strong electrochemical stability. These results contribute to the advancement of the field of energy storage and provide practical solutions for developing energy storage devices with higher efficiency and sustainability. This thesis provided new approaches for metal/carbon composites suitable to energy storage and suitable to energy storage and energy conversion devices with ionic conducting polymers as an electrode material, as well as insights into the creation of new composites for high-performance supercapacitors.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    522404

    Yeni nesil temiz enerji kaynağı oluşturabilecek bor türevlerinden hidrojen eldesi için yeni nesil nanomalzemelerin hazırlanması ve uygulamaları

    The synthesis and applications of new generation nanomaterials for a hydrogen based boron materials as a new generation clean energy sources

    BETÜL ŞEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    BiyokimyaKütahya Dumlupınar Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATİH ŞEN

  2. Tez No

    216919

    Yeni nesil polimerik nanoyapıların hazırlanması ve enzim immobilizasyonunda kullanılması

    Preparation of a new generation polymeric nanostructure and usage for enzyme immobilization

    GÜLAY DOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    BiyokimyaAdnan Menderes Üniversitesi

    Kimya Bölümü

    DOÇ. DR. SİNAN AKGÖL

  3. Tez No

    322649

    Canine parvovirus'e ait antijenik özellikli sentetik peptidlerin sentezi ve biyokonjugatlarının geliştirilmesi

    Synthesis of antigenic synthetic peptide of Canine parvovirus and development of bioconjugates

    SERAP ACAR DERMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    BiyomühendislikYıldız Teknik Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ZEYNEP MUSTAFAEVA AKDESTE

  4. Tez No

    112206

    Atık polietilentereftalattan özel blok kopolimerler ve çevre dostu alkid reçine üretimi

    Production of special block copolymers and environmental friendly alkyd resins from PET wastes

    OĞUZ MECİT

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. AHMET AKAR

  5. Tez No

    493881

    Yeni nesil fonksiyonel kopolimer-raft ajan/organo-silikat nanoyapılarının sentezi ve karakterizasyonu

    The synthesis and characterization of novel functional copolymer-raft agent/organo-silicate nanostructures

    ABDULLAH ERNUR SÖYLEMEZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Kimya MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE GÜNAY KİBARER

Geri Dön