Design of novel electrolytes and electrodes for supercapacitors
Süperkapasitörler için özgün elektrolit ve elektrot tasarımı
- Tez No: 847512
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN, DOÇ. DR. SİMGE ÇINAR AYGÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, 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: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 126
Özet
Süperkapasitörler, gelecek vaat eden elektrik enerjisi depolama cihazları olarak ortaya çıkmaktadır. Pil ile karşılaştırıldığında döngüsel stabilite ve yüksek güç yoğunluğu sunarlar. Güncel çalışmalar, yenilikçi elektrot ve elektrolit malzemeleri ile tasarım stratejileri sunarak elektrokimyasal performansı artırmaya odaklanmaktadır. Jel polimer elektrolitler, benzersiz özellikleri nedeniyle süperkapasitör tasarımı için kullanılabilir. Bu özellikler yüksek iyonik iletkenlik, çevre dostu olma ve sızdırmaz doğalarıdır. Yenilikçi elektrolit tasarımı için, tuz matrisi olarak soya sosu ve polimer matrisi olarak hidroksietil selüloz seçilmiştir. Bu çalışmada, donmaya ve kurumaya karşı dayanıklı, yüksek iyonik iletkenliğe sahip (1.3 × 10⁻¹ S·cm⁻¹) yenilebilir zwitteriyonik jel polimer elektrolit sunulmaktadır. Elektrotlar, aktif karbon, gliserol, hidroksietil selüloz ve karbon siyahı kullanılarak üretilmiş ve üretilen yenilebilir süperkapasitör, 30 mV·s⁻¹ tarama hızında 3.75 F·g⁻¹ özgül kapasitansa sahiptir. 10,000 döngüden sonra kapasitif tutma oranı %86.5'tir. İki boyutlu malzemeler, büyük özgül alanları, yüksek iletkenlikleri, ayarlanabilir ara katman aralıkları ve aktif siteleri nedeniyle elektrot malzemeleri olarak kullanılabilir. Elektrot tasarımı için en çok çalışılan iki boyutlu malzemelerden biri 1T-molibden disülfid (1T-MoS₂)'dir. MoS₂'nin katmanlı morfolojisi, elektrokimyasal şarj depolama için yüksek özgül yüzey alanı ve kısa şarj (iyon/elektron) transfer mesafesi sunar. Yenilikçi elektrot tasarımı için, 1T-MoS₂ ve indirgenmiş grafen oksit nanokompozit elektrotlar üretilmiş ve mikro süperkapasitörlerin üretiminde kullanılmıştır. Üretilen mikro süperkapasitörden H₂SO₄-PVA elektroliti ile 32.5 mF·cm⁻² alan kapasitansı elde edilmiştir. 3000 şarj/deşarj döngüsü üzerinde %91 kapasitif tutma oranı gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors are emerging as promising electrical energy storage devices. They offer cyclic stability and high-power density when compared to batteries. Current studies focus on increasing electrochemical performance by introducing novel electrode and electrolyte materials and design strategies. Gel polymer electrolytes can be used for supercapacitor design due to their peerless properties, such as high ionic conductivity, environmental friendliness, and leakage-free nature. For novel electrolyte design, soy sauce as salt matrix and hydroxyethyl cellulose as polymer matrix are chosen. In this work, a zwitterionic and edible gel polymer electrolyte is presented with anti-freezing, anti-drying properties and high ionic conductivity of 1.3 × 10⁻¹ S·cm⁻¹. Electrodes are fabricated using activated carbon, glycerol, hydroxyethyl cellulose, and carbon black and fabricated edible supercapacitor yields in a specific capacitance of 3.75 F·g⁻¹ at a scan rate of 30 mV·s⁻¹. After 10,000 cycles, the capacitive retention is 86.5%. Two-dimensional materials can be utilized as electrode materials because they have large specific areas, high conductivity, tunable interlayer spacing, and adjustable active sites. One of the most studied two-dimensional materials for electrode design is 1T-molybdenum disulfide (1T-MoS₂). MoS₂'s layered morphology offers a high specific surface area and a short charge (ion/electron) transfer distance for electrochemical charge storage. For novel electrode design, 1T-MoS₂ and reduced graphene oxide nanocomposite electrodes are fabricated and used to fabricate micro supercapacitors. An areal capacitance of 32.5 mF·cm⁻² is obtained from the fabricated micro supercapacitor with H₂SO₄-PVA electrolyte. A capacitance retention of 91% is observed upon 3000 charge/discharge cycles.
Benzer Tezler
- Elektrikli araçlara yönelik olarak nanoyapılı süperkapasitörlerin geliştirilmesi
Development of nanostructured supercapacitors for electric vehicles
SEVDA YETİMAN
Doktora
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
PROF. DR. ERTUĞRUL ŞAHMETLİOĞLU
- Yüksek güç verimli biyouyumlu enerji depolama sistemleri için ince film üretimi
Thin film production and applications in solar cell systems for high power efficiency
SİBEL YAZAR AYDOĞAN
Doktora
Türkçe
2020
Biyoteknolojiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLTEN ATUN
- Graphene-based fast saturable absorber devices and their application to mode locking of solid-state lasers
Grafen-tabanlı hızlı doyabilen soğurucular ve katıhal lazerlerinin kip-kilitlenmesindeki uygulamaları
IŞINSU BAYLAM
Doktora
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPHAN SENNAROĞLU
- Katı membranlı yakıt pillerine yönelik LaSrNiO4 esaslı elektrotların termokimyasal analizi
Thermochemical analysis of LaSrNiO4 based electrodes on solid oxide fuel cells
ANIL ÇELEBİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURİ SOLAK
- Novel nanofiber-based membrane separators for lithium-ion batteries
Başlık çevirisi yok
MELTEM YANILMAZ