Şarj edilebilir çinko-mangan bataryalarında mangan oksit elektrodun şarj-deşarj performansı üzerine elektrolit etkisinin incelenmesi
Investigation of electrolyte effect on charge-discharge performance of manganese oxide electrode in rechargeable zinc-manganese batteries
- Tez No: 840824
- Danışmanlar: PROF. DR. KADİR PEKMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Bu çalışmada özellikle metal iyonları (Mn+; Li+, Na+, K+, Cs+, Be2+, Mg2+, Al3+) ve çinko- mangan doldurulabilir pillerdeki anot malzemesinden gelen Zn2+ iyonlarının MnO2'nin şarj deşarjı sırasındaki elektrokimyasal davranışına etkisi incelenmiştir. MnO2'nin şarj ve deşarjı sırasında katı elektrot yapısına metal iyonlarının giriş çıkışlarının iyonik boyutları ile ilişkili olduğu düşünülerek, bu bağlamda metal iyonlarının gaz fazında ve sulu çözelti fazındaki iyonik çapları göz önüne alınmıştır. Sulu ortam şarj edilebilir pil ve batarya üretiminde kullanılacak aktif malzemelerin sulu çözeltideki çözünürlükleri ve ileri aşamalarda temin edilmesindeki kısıtlamaların bertaraf edilebilmesi için yer kabuğundaki bulunma bollukları göz önüne alınmıştır. Şarj edilebilir çinko mangan bataryalarının temel katot malzemesi MnO2'dir ve MnO2'nin şarj edilebilirliği ortamın pH'sına, ortamda bulunan elektro aktif olan veya olmayan iyonların varlığına bağlı olduğu düşünülmüştür. Bu amaçla MnO2'nin elektrokimyasal ve şarj/deşarj davranışları farklı pH'larda ve yukarıda belirtilen farklı metal iyonlarının varlığında incelenmeye çalışılmıştır. Bu tez çalışmasında Şarj edilebilir Çinko-Mangan Bataryalarında MnO2 elektrotun şarj-deşarj performansı üzerine farklı elektrolit bileşenlerinin etkisi başlıca elektrokimyasalteknikler kullanılarak araştırıldı. Bu amaçla MnSO4 sulu çözeltilerinde grafit elektrot üzerinde anodik bölgede elektrokimyasal olarak oluşturulan MnO2 (EMD) elektrot kaplamalarının şarj-deşarj özellikleri sabit akım şarj-deşarj testleri ile incelenmiştir. Mangan dioksit (MnO2) elektrot kaplamalarının (EMD) şarj-deşarj performansları Li2SO4, Na2SO4, K2SO4, CsSO4, BeSO4, MgSO4, Al2(SO4)3, ZnSO4, (NH4)2SO4 ve H2SO4 elektrolitleri içeren sulu çözeltilerde +1.3V ile -0.2 V arasında ölçülmüştür. MnO2'nin elektrokimyasal olarak biriktirilmesinde; sulu MnSO4 çözeltileri kullanılırken, Mn2+ çözeltilerinin elektrokimyasal davranışları; Na+, Mg2+, Al3+, Zn2+, NH4+ ve H3O+ iyonları içeren çözeltilerde incelenmiştir. Elektrokimyasal olarak hazırlanmış MnO2 (EMD) elektrot kaplamalarının yeni hazırlanmış ve şarj-deşarj sonrası yapısal değişimlerinin karakterizasyonu Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS), XRD ve SEM-EDX yöntemleri kullanılarak yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
In the study, the effects of metal ions (Mn+; Li+, Na+, K+, Cs+, Be2+, Mg2+, Al3+) and Zn2+ ions coming from the anode material in zinc-manganese rechargeable batteries on the electrochemical behavior of MnO2 during charge discharge were examined. Considering that the intercalation and deintercalation of metal ions into the solid electrode structure during charging and discharging of MnO2 is related to their ionic size, in this context, the ionic diameters of metal ions in the gas phase and aqueous solution phase were taken into consideration. The solubility of the active materials to be used in the production of aqueous rechargeable cells and batteries in aqueous solution and their abundance in the earth's crust were taken into consideration in order to eliminate the restrictions in their supply in advanced stages. The basic cathode material of rechargeable zinc manganese batteries is MnO2, and the rechargeability of MnO2 is thought to depend on the pH of the environment and the presence of electroactive or non-electoactive ions in the environment. For this purpose, the electrochemical and charge/discharge behaviors of MnO2 were examined at different pHs and in the presence of the different metal ions mentioned above. In this thesis study, the effect of different electrolyte components on the charge-discharge performance of MnO2 electrode in rechargeable Zinc-Manganese Batteries was investigated using mainly electrochemical techniques. For this purpose, the charge- discharge properties of MnO2 (EMD) electrode coatings formed electrochemically in the anodic region on the graphite electrode in MnSO4 aqueous solutions were examined by constant current charge-discharge tests. Charge-discharge performances of manganese dioxide (MnO2) electrode coatings (EMD) was measured from +1.3 V to -0.2 V in aqueous solutions containing Li2SO4, Na2SO4, K2SO4, CsSO4, BeSO4, MgSO4, Al2(SO4)3, ZnSO4, (NH4)2SO4 and H2SO4 electrolytes. During electrochemical deposition of MnO2; electrochemical behavior of Mn2+ ions in aqueous solution is investigated while it was in solutions containing Na+, Mg2+, Al3+, Zn2+, NH4+ and H3O+ ions using aqueous MnSO4 solutions. Characterization of structural changes of pristine MnO2 (EMD) electrode and charged-discharged MnO2 electrode was carried out by using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), XRD and SEM-EDX methods.
Benzer Tezler
- Vanadyum dioksit temelli malzemeler ile çinko iyon batarya katotlarının geliştirilmesi
Development of zinc-ion battery cathodes with vanadium dioxide-based materials
BÜŞRA AYDOĞDU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrokimya ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP YÜKSEL
- 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
TUNCAY ERDİL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ÇİĞDEM TOPARLI
- Designing multi-component oxides as air cathode for rechargeable aqueous zn-air batteries
Şarj edilebilir sulu çinko-hava pilleri için çok bileşenli oksitlerin hava katodu olarak tasarlanması
ÇAĞLA ÖZGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇİĞDEM TOPARLI
- Synthesis of indandione-based porous organic polymers and their applications in zinc-ion batteries
İndandion bazlı gözenekli organik polimerlerin sentezi ve çinko-iyon pillerdeki uygulamaları
GİZEM ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR BÜYÜKÇAKIR
- Heteroatom katkılı vanadyum dioksit malzemeler ile sulu çinko iyon batarya katotlarının geliştirilmesi
Development of aqueous zinc ion battery cathode with heteroatom doped vanadium oxide materials
SELAY AYDIN ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrokimya ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ RECEP YÜKSEL