A-site engineered double perovskite oxide as air electrode for rechargeable Zn-air batteries
Şarj edilebilir çinko hava bataryaları için a-bölgesi tasarlanmış çift perovskit oksit hava elektrodu
- Tez No: 832869
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÇİĞDEM TOPARLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Yenilenebilir metal-hava bataryaları, su elektrolizörleri ve yakıt hücreleri gibi elektrokimyasal enerji depolama ve dönüşüm cihazları büyük ölçüde oksijen evrim reaksiyonu (OER) ve oksijen redüksiyon reaksiyonuna (ORR) bağlıdır. OER oldukça yavaş bir kinetiğe sahiptir ve bu yüzden bu cihazların verimliliğini engellemektedir. Perovskit oksitler değiştirebilir fizikokimyasal özellikleri ve yüksek içsel aktiviteleri sebebiyle gelecek vadeden OER elektrokatalizörlerinden biridir. Ancak, yapısal kararlılıkları ve uzun süreli elektrokimyasal stabiliteleri tartışmalıdır. Bu yüzden elektrokimyasal enerji depolama cihazlarının, özellikle çinko-hava bataryalarının, performansını geliştirmek için yüksek aktiviteye sahip ve yapısal olarak kararlı perovskit oksitlere ihtiyaç vardır. Bu çalışmada A tarafı yönetim stratejisi uygulanarak çift perovskit oksitlerin aktivite ve stabilitesi ayarlanılmıştır. OER performansını anlamak için La2CoMnO6 (LCM)'den başlayarak Ba2CoMnO6 (BCM)'ye kadar çeşitli perovskit oksitler Ba+2/La+3 değişikliği ile üretilerek kristal yapıları, elektronik yapıları, Fermi seviyeleri ve iş fonksiyonları incelenmiştir. Ba miktarıyla birlikte kristal yapı kübikten 2H altıgene dönmüştür ve iş fonksiyonu giderek azalmıştır. BaxLa2-xCoMnO6 (x = 0, 0.5, 1, 1.5, 2) çift perovskit oksit elektrokatalistleri için kristal yapı-oksijen boşluğu-iş fonksiyonu ve aktivite arasında bir ilişki olduğu önerilmektedir. 2H-Ba2CoMnO6 çift perovskit oksidi en iyi elektrokimyasal performans ve çinko-hava bataryası sonuçlarına sahip olmakla birlikte 10 mA cm-2 de 288 mV aşırı potansiyele sahiptir ve yapısal kararsızlık olmadan uzun süreli stabiliteyle yüksek bir OER aktivitesi göstermektedir. Bu yeni tip çift perovskite oksit yalnızca üstün OER ve batarya performansı göstermekle kalmamış ayrıca kristal yapı ve iş fonksiyonunun OER performansı üzerindeki etkisini de açıklamaya yardımcı olmuştur.
Özet (Çeviri)
Electrochemical energy storage and conversion devices, such as rechargeable metal-air batteries, water electrolyzers, and fuel cells, heavily rely on the electrochemical oxygen evolution reaction (OER) and oxygen reduction reaction (ORR). The OER, characterized by slow reaction kinetics, poses challenges to the efficiency of these devices. Perovskite oxides have emerged as promising OER electrocatalysts due to their versatile physicochemical properties and high intrinsic activities. However, concerns persist regarding their structural stability and long-term electrochemical performance. Consequently, there is a pressing need for a highly active and structurally stable perovskite oxide electrocatalyst to enhance the overall performance of electrochemical energy storage devices, particularly zinc-air batteries. In this work A-site management strategy is applied to tune the activity and stability of the double perovskite oxide. A range of double perovskite oxides was synthesized from La2CoMnO6 (LCM) up to Ba2CoMnO6 (BCM) by substituting Ba+2 with La+3 to understand the origin of OER performance by investigating crystal structure, electronic structure, Fermi level, and work function. The crystal structure transitions from cubic to 2H hexagonal, while simultaneously observing a decrease in the work function with increasing levels of Ba incorporation. It suggests a relationship between crystal structure-oxygen vacancy-work function and activity for BaxLa2-xCoMnO6 (x = 0, 0.5, 1, 1.5, 2) double perovskite oxide electrocatalysts. The double perovskite oxide 2H-Ba2CoMnO6 demonstrates exceptional electrochemical performance and stands out as the most promising candidate for zinc-air battery applications. Notably, it displays a remarkable OER activity, characterized by a mere 288 mV overpotential at a current density of 10 mA cm⁻². Moreover, this material exhibits an extended period of stability, all the while maintaining its structural integrity without succumbing to instability concerns. This novel variety of double perovskite oxide not only showcases remarkable performance in terms of OER and battery applications, but it also serves as an elucidating model for comprehending the impact of crystal structure and work function on OER performance.
Benzer Tezler
- Synthetic genetic circuits to monitor nanomaterial triggered toxicity
Nanomalzeme kaynaklı toksisitenin gözlemlenmesi için tasarlanan sentetik gen devreleri
BEHİDE SALTEPE
Doktora
İngilizce
2020
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ URARTU ÖZGÜR ŞAFAK ŞEKER
- Structural modelling and functional analysis of the engineered small heat-shock protein,TPV-HSP14.3 from Thermoplasma volcanium
Thermoplasma volcanıum'un modifiye edilmiş küçük ısı şoku proteini TPV-HSP14.3 yapı modellemesi ve işlevsel analizi
ILIR SHERAJ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMRA KOCABIYIK
- Development of novel biocatalysts for industrial applications
Endüstriyel uygulamalar için yeni biyokatalizörlerin geliştirilmesi
BARIŞ BİNAY
Doktora
İngilizce
2012
Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
PROF. NICHOLAS JAMES TURNER
- İstanbul deprem istasyonlarında alınan deprem ve mikrotremor kayıtlarının analizi
Başlık çevirisi yok
FERUDUN DUMAN
- Çekme yükü altında çalışan mikro kazıklar
Micro piles working under tension loads
EMRE KORKMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYKUT ŞENOL