Geri Dön

Mikroalg temelli aktif karbon kullanarak hidrojen üretiminin hızlandırılması ve korona etkisi altında performansı arttırılan bir prototip süperkapasitör geliştirilmesi

Acceleration of hydrogen production using microalgae-based activated carbon and development of a prototype supercapacitor with enhanced performance under corona effect

PDF İndir

  1. Tez No: 882405
  2. Yazar: RIDVAN ÇETİN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUHAMMET ALİ ARSERİM, DOÇ. DR. MURAT AKDEMİR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Dicle Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 161

Özet

Bu tez çalışmasında, Dunaliella Salina mikroalgi çift fonksiyonlu bir malzeme olarak hem süperkapasitör elektrot malzemesi hem de hidrojen üretimi için katalizör malzemesi olarak kullanılmıştır. Aktif karbon eldesi için kimyasal aktivasyon malzemesinin türü, aktivasyon malzemesinin miktarı, yakma sıcaklığı ve yakma süresi gibi parametreler kimyasal aktivasyon/karbonizasyon için belirlenmiş olup, Taguchi ortogonal diziler yöntemi L9 (3,4), deneysel tasarım için klasik yöntemlere alternatif olarak kullanılmıştır. Belirlenen deneysel tasarıma uygun şekilde elde edilen aktif karbonlar süperkapasitör elektrot malzemesi olarak kullanılarak elektrokimyasal performansları incelenmiştir. En iyi spesifik kapasitans değeri 1 A/g akım yoğunluğunda 284,86 F/g ile MAD-3 elektrodu için elde edilmiştir. Elde edilen spesifik kapasitans değerlerine lineer regresyon modeli uygulanarak deney parametrelerinin içerisinde spesifik kapasitans değerine en belirgin etkinin yakma sıcaklığı parametresi olduğu görülmüştür. MAD-3 elektrot materyal daha sonra farklı uygulama gerilimi frekansı değerlerinde korona boşalmalarına maruz bırakılarak elektrokimyasal performansı geliştirilmiştir. Elektriksel aktivasyon ile elde edilen tüm elektrotların kapasiteleri MAD-3 elektrotundan daha yüksek olup, en iyi kapasite değerinin 1 A/g akım yoğunluğunda 335,23 F/g değeri ile en düşük frekans değeri olan 50 Hz uygulama gerilimi frekansında MAD-C50 elektrodu için elde edilmiştir. Malzemeye ait SEM ve BET analizi sonuçları, korona boşalmasının aktif karbonun yüzey alanı ve gözenek hacmini arttırdığını ve dolayısıyla süperkapasitör elektrotlarının elektrokimyasal performansını iyileştirdiğini göstermiştir. MAD-C50 için 2 A/g akım yoğunluğunda 1000 döngü sonrası kapasitans azalması %15, 10 A/g akım yoğunluğunda 2000 A/g için %22,57 olarak hesaplanmıştır. Bununla birlikte MAD-C50'nin enerji yoğunluğu, 485,50 W/kg güç yoğunluğunda 19,92 Wˑh/kg olarak hesaplanmıştır. Ayrıca elde edilen aktif karbonlar NaBH4'ün metanolizinde katalizör olarak kullanılmış olup en yüksek HÜH(max) değeri, 0,1 g katalizör ve 0,25 g NaBH4 varlığında 13,085 mLˑmin-1gcat-1 ile 60 °C ortam sıcaklığında ölçülmüştür. Lineer regresyon sonuçlarına göre maksimum hidrojen üretim hızına en belirgin etkiyi H3PO4 parametresi göstermiştir. Alınan sonuçlar, Dunaliella Salina mikroalginin hem elektrokimyasal hem de hidrojen üretimi açısından iyi bir performans sergilediğini göstermiştir.

Özet (Çeviri)

In this study, Dunaliella Salina microalgae was used as a bifunctional material both as a supercapacitor electrode material and as a catalyst material for hydrogen production. Parameters such as type of chemical activation material, amount of activation material, burning temperature and burning time were determined for chemical activation/carbonization for activated carbon production and Taguchi orthogonal arrays method L9 (3,4) was used as an alternative to classical methods for experimental design. The activated carbons obtained by the determined experimental design were used as supercapacitor electrode materials and their electrochemical performances were investigated. The best specific capacitance value was obtained for the MAD-3 electrode with 284.86 F/g at 1 A/g current density. By applying a linear regression model to the obtained specific capacitance values, it was observed that the most significant effect on the specific capacitance value among the experimental parameters was the combustion temperature parameter. The MAD-3 electrode material was then subjected to corona discharges at different application voltage frequency values to improve its electrochemical performance. The capacities of all electrodes obtained by electrical activation were higher than the MAD-3 electrode, and the best capacitance value was obtained for the MAD-C50 electrode at the lowest frequency value of 50 Hz application voltage frequency with a value of 335.23 F/g at a current density of 1 A/g. The results of SEM and BET analysis of the material showed that corona discharge increases the surface area and pore volume of activated carbon and thus improves the electrochemical performance of supercapacitor electrodes. The capacitance reduction for MAD-C50 after 1000 cycles at 2 A/g current density was calculated as 15% and 22.57% for 2000 A/g at 10 A/g current density. However, the energy density of MAD-C50 was calculated as 19.92 Wˑh/kg at a power density of 485.50 W/kg. In addition, the obtained activated carbons were used as catalysts in the methanolysis of NaBH4 and the highest HU(max) value was measured at 60 °C ambient temperature with 13.085 mLˑmin-1gcat-1 in the presence of 0.1 g catalyst and 0.25 g NaBH4. According to the linear regression results, the H3PO4 parameter showed the most significant effect on the maximum hydrogen production rate. The results showed that Dunaliella Salina microalgae exhibited a good performance in terms of both electrochemical and hydrogen production.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    598766

    Biyodizel üretimi için Ca ve Mg temelli hidrotalsit benzeri katalizörlerin tasarımı ve geliştirilmesi

    Design and development of Ca and Mg based catalyst for biodizel production

    EMİNE EMEL ÇAKIRCA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    EnerjiKocaeli Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE NİLGÜN AKIN

  2. Tez No

    768389

    Assestment the potential of high-value algal compounds

    Katma değeri yüksek algal bileşenlerin potansiyelinin değerlendirilmesi

    AYÇA ATA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimya MühendisliğiEge Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BİKEM ÖVEZ

  3. Tez No

    864940

    Use of artifical intelligence-based approaches for developing microalgae-based nutrient media and modelling the growth of b.subtilis in these alternative media

    Mikroalg bazlı besin ortamları geliştirmek ve b.subtilis'in bu alternatif ortamlarda büyümesini modellemek için yapay zeka temelli yaklaşımların kullanılması

    ŞEVVAL ÇİMYAPAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    BiyoteknolojiGebze Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜGE İŞLETEN HOŞOĞLU

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜN YÜCEL

  4. Tez No

    712046

    Fotobiyoreaktörlerde kullanılabilecek yeni bir karıştırıcı sistemin tasarımı ve mikroalg hücreleri üzerine etkilerinin incelenmesi

    Desing of an innovative mixer system for photobioreactors and their effects on microalgae cells

    SEYFİ BARIŞ ERDOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    BiyomühendislikEge Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUPHİ ŞURİŞVAN ÖNCEL

  5. Tez No

    266612

    Heterotrophic bio-oil production from microalgae

    Su yosunundan heterotrofik yöntemle biyo-yağ üretimi

    EMRE ÇAĞLAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2010

    Biyomühendislikİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Enerji Mühendisliği (Enerji ve Güç Sistemleri) Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OĞUZ BAYRAKTAR

    YRD. DOÇ. DR. ÜNVER ÖZKOL

Geri Dön