Biyokütle temelli yüksek performans süperkapasitör elektrot malzemelerinin üretilmesi ve elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması
Production of biomass-based high performance supercapacitor electrode materials and investigation of their electrochemical properties
- Tez No: 864320
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ESRA YILDIZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Mekatronik Mühendisliği, Energy, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yozgat Bozok Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Süperkapasitörler; hızlı şarj ve deşarj özellikleri olan ve yüksek güç yoğunluğuna sahip enerji depolama araçlarıdır. Süperkapasitörde elektrotlar performansı etkileyen en önemli parçadır. Bu kapsamda tez çalışmasında sürdürülebilir, yenilenebilir, yerli ve temiz karbon kaynağı olarak biyokütleden üretilen elektrot malzemesi ile enerji depolama materyali geliştirilmesi amaçlandı. Kenevir biyokütlesinin önce pirolizi sonrasında KOH ile kimyasal aktivasyonu ile elde edilen aktif karbona azot, kükürt ve fosfor atomları ayrı ayrı katkılandı. Bu şekilde yüzey fonksiyonel gruplarınca zengin olan aktif karbonlar elde edildi ve yüksek performans karbon olarak süperkapasitör enerji depolama uygulamalarına yönelik kullanılabilirliği araştırıldı. Elde edilen aktif karbon malzemelerin amorflaşma miktarı ve mikro yapısı X-ışınları kırınım difraktometresiyle (XRD), morfolojisi alan emisyon taramalı elektron mikroskobuyla (FE-ESEM), kimyasal bileşenleri enerji dağılım spektrometresiyle (EDS), yüzey alanı ve gözenek boyut dağılımları BET yüzey alanı ve gözeneklilik ölçüm cihazıyla ve FTIR spektroskopisiyle ise yapısal karakterizasyonu belirlendi. Üretilen süperkapasitörlerin performansları ise döngüsel voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve galvanostatik şarj-deşarj (GCD) analizleri ile ayrıntılı olarak test edildi. Süperkapasitörlerin elektrokimyasal kapasitif performansının belirlenmesinde 6 M KOH sulu elektrolit çözeltisi kullanıldı. En yüksek elektrokimyasal performans azot katkılı aktif karbon kullanılarak hazırlanan süperkapasitörde 403 F/g olarak belirlendi. Kimyasal aktivasyon ve katkılama işlemlerinin yapılması ile amorf yapı geliştirilerek, enerji depolama kapasitesinin arttırılması sağlandı. Bu nedenle ekonomik ve sürdürülebilir kenevir talaşından (atık biyokütle) elde edilen katkılı karbon elektrotların yüksek performanslı enerji depolama cihazlarında kullanılabileceği kanıtlandı.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors; They are energy storage devices with fast charging and discharging features and high power density. In the supercapacitor, electrodes are the most important part that affects performance. In this context, the aim of the thesis study was to develop energy storage material with electrode material produced from biomass as a sustainable, renewable, domestic and clean carbon source. Nitrogen, sulfur and phosphorus atoms were added separately to the activated carbon obtained by first pyrolysis of hemp biomass and then chemical activation with KOH. In this way, activated carbons rich in surface functional groups were obtained and their usability as high performance carbon for supercapacitor energy storage applications was investigated. The amorphization amount and microstructure of the obtained activated carbon materials were determined by Structural characterization was determined using a porosity measuring device and FTIR spectroscopy. The performances of the produced supercapacitors were tested in detail with cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and galvanostatic charge-discharge (GCD) analyses. 6 M KOH aqueous electrolyte solution was used to determine the electrochemical capacitive performance of supercapacitors. The highest electrochemical performance was determined as 403 F/g in supercapacitor prepared from nitrogen-doped activated carbon. It was observed that the amorphous structure was improved by chemical activation and doping processes and the energy storage capacity was increased. Therefore, it has been proven that doped carbon electrodes obtained from economical and sustainable hemp sawdust (waste biomass) can be used in high-performance energy storage devices.
Benzer Tezler
- Biyokütle temelli aktif karbonların elektrokimyasal çift tabaka kapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanımı
Use of biomass based activated carbons as electrode materials in electrochemical double-layer capacitors
İFFET IŞIL GÜRTEN İNAL
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ AKTAŞ
- Asimetrik süperkapasitör uygulamaları için biyokütle temelli elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
Development of biomass-based electrode materials for asymmetric supercapacitor applications
BURAK BAYKAL
- Organik atık temelli süperkapasitör tasarımı ve elektrokimyasal performansının değerlendirilmesi
Design of an organic waste based supercapacitor and evaluation of its electrochemical performance
ALİ TUFAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSiirt ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT AKDEMİR
DR. ÖĞR. ÜYESİ TÜLİN AVCI HANSU
- Atık biyokütlelerden elde edilen aktif karbonların karakterizasyonu ve elektrokimyasal özellikleri
Characterization and electrochemical properties of activated carbons obtained from waste biomas
HATİCE KÜBRA FALCIOĞLU
- Süperkapasitör uygulamaları için şeker pancarı küspesinden aktif karbonların hazırlanması
Preparation of activated carbons from sugar beet pulp for supercapacitor applications
EMRE GÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
EnerjiKırklareli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATİH SEMERCİ