Synergetic effects of nano-sized zinc oxide obtained from various sources and carbonaceous materials in energy storage systems
Enerji depolama sistemlerinde çeşitli kaynaklardan elde edilen nano boyutta çinko oksit ve karbonlu malzemelerin sinerjik etkileri
- Tez No: 854075
- Danışmanlar: PROF. DR. EMRE ERDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 54
Özet
Son yıllarda, sürdürülebilir ve verimli enerji depolama çözümlerine olan küresel talebin artması, superkapasitörleri ileri enerji depolama sistemleri alanındaki araştırma ve geliştirmenin ön saflarına taşımıştır. Hızlı şarj ve deşarj döngülerini sunma yetenekleri ve uzatılmış operasyonel ömürleri ile birlikte, superkapasitörler geleneksel enerji depolama teknolojilerine vaat edici bir alternatif oluşturmaktadır. Bu tezdeki inceleme, sol-jel yöntemiyle sentezlenen Çinko Oksit (ZnO) superkapasitörlerini içermekte olup, yapısal bütünlüklerini ve elektrokimyasal özelliklerini değerlendirmek için kapsamlı testlere tabi tutulmuşlardır, bu da ileri enerji depolama sistemlerindeki potansiyel uygulamaları hakkında kritik bilgiler sağlamaktadır. Üretilen ZnO tozlarının morfolojik özellikleri X-ışını Difraksiyonu (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleri ile incelenmiştir. Nanopartiküller arasında ZA/HBA, %84.2 ile en yüksek kristalliği sergilemiştir. Nanomalzemelerdeki hata yapıları, Fotolüminesans Spektroskopisi (PL) ile belirlenmiş ve hem içsel hem de dışsal hatalar için Elektron Paramagnetik Rezonans Spektroskopisi (EPR) kullanılarak analiz edilmiştir. Potansiyostat kullanılarak 10mV/s ile 200mV/s tarama hızı arasında yapılan özgül kapasitans değerlendirmeleri, sol-jel yöntemi ile üretilen çinko oksit ve aktif karbonun elektrot olarak kullanıldığı asimetrik superkapasitörlerde, simetrik karşılıklarına kıyasla üstün elektrokimyasal özellikler göstermiştir. Özgül kapasitans, enerji yoğunluğu ve güç yoğunluğu için değerler, sırasıyla 92.8 F g-1, 12.9 Wh kg-1 ve 4231.6 kW kg-1'e kadar çıkan önemli seviyelere ulaşmıştır. Bu sonuçlar, mevcut literatüre kıyasla önemli bir potansiyel sergilemekte, asimetrik superkapasitörlerde elektrodun karşı tarafına ek elektrokimyasal olarak aktif malzemeler ekleyerek daha fazla iyileştirmelerin mümkün olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In recent years, the escalating global demand for sustainable and efficient energy storage solutions has propelled supercapacitors to the forefront of research and development in the field of advanced energy storage systems. With their unique ability to deliver rapid charge and discharge cycles, coupled with an extended operational lifespan, supercapacitors represent a promising alternative to conventional energy storage technologies. Investigation in this thesis includes Zinc Oxide (ZnO) supercapacitors, synthesized through the sol-gel method which have undergone comprehensive testing to evaluate their structural integrity and electrochemical properties, providing crucial insights into their performance and potential applicability in advanced energy storage systems. Morphological characteristics of the ZnO powders produced were investigated through X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses. Among the nanoparticles, ZA/HBA exhibited the highest crystallinity at 84.2%. Defect structures in the nanoparticles were identified via Photoluminescence Spectroscopy (PL) and analyzed using Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR) for both intrinsic and extrinsic defects in synthesized zinc oxide nanoparticles. Specific capacitance evaluations, spanning a 10mV/s to 200mV/s scan rate using a Potentiostat, demonstrated superior electrochemical properties in asymmetrical supercapacitors, where sol-gel-produced zinc oxide and active carbon served as electrodes, compared to symmetrical counterparts. Values for specific capacitance, energy density, and power density achieved notable levels, reaching up to 92.8 F g-1, 12.9 Wh kg-1, and 4231.6 kW kg-1, respectively. These results exhibit significant potential compared to existing literature, indicating the possibility of further improvements by introducing additional electrochemically active materials on the opposing side of the electrode in asymmetrical supercapacitors.
Benzer Tezler
- Investigation of electrodeposition conditions on the morphology and properties of zinc oxide and iron oxide films
Elektrokimyasal sentez koşullarının çinko oksit ve demir oksit filmlerin morfoloji ve özelliklerine etkilerinin incelenmesi
CEREN YILMAZ
Doktora
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. UĞUR ÜNAL
- Production and characterization of boron containing flame retardant polyamide-6 and polypropylene composites and fibers
Bor içeren güç tutuşur polamid-6 ve polipropilen kompozitlerin ve liflerin üretilmesi ve karakterizasyonu
MEHMET DOĞAN
Doktora
İngilizce
2011
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Bölümü
PROF. DR. ERDAL BAYRAMLI
- Hidromagnezit-huntit (HH) kullanarak güç tutuşur poli (laktik asit) esaslı kompozit malzeme üretimi ve sinerjik etki çalışmaları
Production of flame retardent based poly (lactid acid) composite material using hidromagnesite–huntite (HH) and synergic effect studies
AYŞEGÜL ERDEM
Doktora
Türkçe
2022
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET DOĞAN
- Gaz ve sıvı faz seçici geçirgenliğinde kullanılan polimer esaslı membranların nano ve mikro gözenekliliğinin çalışılması
The study of the nano and micro porosity of polymer based membranes used in gas and liquid phase selecter permeability
BERNA AKTAŞ SAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilim ve TeknolojiErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ŞENDOĞDULAR
- Development of electrospun multifunctional fibrous structures for icephobic and superhydrophobic applications
Buzfobik ve süperhidrofobik uygulamalar için elektroeğrilmiş çokişlevli lifli yapıların geliştirilmesi
MAHMUT TAS
Doktora
İngilizce
2022
Metalurji MühendisliğiThe University of NottinghamMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. XİANGHUİ HOU