Süperkapasitörler için CuFe2O4, g-C3N4 ve GNPs katkılı hibrit nano kompozitlerin üretimi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Production of CuFe2O4, g-C3N4 ve GNPs dopoed hybrid nano composites for supercapacitors and investigation of their electrochemical properties
- Tez No: 889257
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SAFA POLAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Metalurji Mühendisliği, Energy, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 72
Özet
Süperkapasitörler günümüzde enerji depolama amacıyla yaygın olarak kullanılan cihazlardır. Bu cihazların performansını etkileyen en önemli parametrelerden biri anot malzemesidir. Metal oksitler, yükseltgenme indirgenme mekanizmaları ile şarj depolayabildiklerinden anot malzemesi olarak tercih edilmektedir. Ancak, metal oksitlerin düşük iletkenliği önemli bir dezavantajdır. Bu sorunu gidermek için iletken bileşenlerin takviye edilmesi önemli ölçüde çözüm sağlamaktadır. Bu çalışmada, literatürdeki bilgilerden faydalanarak, nikel köpük yüzeyinde hidrotermal yöntemle doğrudan sentezlenmiş CuFe2O4 anot malzemesinin iletkenliğini artırmak için grafitik karbon nitrür (g-C3N4) ve grafen nanoplakalarının (GNPs) takviye edilmesi amaçlanmıştır. Üretilen elektrotların karakterizasyonları XRD, FTIR, SEM ve TEM analizleri ile gerçekleştirilmiş ve elektrokimyasal performansları ise CV, GCD ve EIS ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. Karakterizasyon sonuçlarına göre, elektrotların nano sünger benzeri bir yapıda sentezlendiği ve g-C3N4 ile GNP'lerin varlığının doğrulandığı anlaşılmıştır. Elektrokimyasal ölçümlere göre, en yüksek performansın üçlü kombinasyon ile 2 mA/cm2 akım yoğunluğunda 989 mF/cm² olarak elde edildiği gözlenmiştir. Grafen ve grafitik karbon nitrür ilavesi ile spesifik kapasitans sırasıyla %87 ve %152 oranında artış sağlamıştır. Çevrim ömrü performansı ise 1500 döngüden sonra %73 olarak ölçülmüştür. Ayrıca enerji ve güç yoğunluğu performansları ise sırasıyla 27,8 mWh/cm² enerji ve 300 mW/cm² olduğu tespit edilmiştir. Bu sonuçlara göre literatürdeki CuFe2O4 bazlı bu elektrotun literatürdeki benzerlerine göre spesifik kapasitans bakımından daha yüksek performans sergilediği ancak çevrim ömrü bakımından geliştirilmesi gerektiği sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors are widely used devices for energy storage nowadays. One of the most critical parameters affecting the performance of these devices is the anode material. Metal oxides are preferred as anode materials because they can store charge through redox mechanisms. However, the low conductivity of metal oxides is a significant disadvantage. To address this issue, reinforcing conductive components has been found to be a highly effective solution. In this study, it is aimed to enhance the conductivity of CuFe2O4 anode material, which was directly synthesized on a nickel foam surface using a hydrothermal method, by reinforcing it with graphitic carbon nitride (g-C3N4) and graphene nanoplatelets (GNPs) based on the information available in the literature. The characterization of the produced electrodes was conducted using XRD, FTIR, SEM and TEM analyses, and their electrochemical performance was evaluated through CV, GCD, and EIS measurements. According to the charac-terization results, it was understood that the electrodes were synthesized in a nano sponge-like structure, and the presence of g-C3N4 and GNPs was confirmed. According to electrochemical measurements, the highest performance was observed with the triple combination, achieving a specific capacitance of 989 mF/cm² at a current density of 2 mA/cm². The addition of graphene and graphitic carbon nitride increased the specific capacitance by 87% and 152%, respectively. The cycle life performance was measured as 73% after 1500 cycles. Additionally, the energy and power density per-formances were determined to be 27.8 mWh/cm² and 300 mW/cm², respectively. Based on these results, it was concluded that this CuFe2O4-based electrode exhibits higher specific capacitance performance compared to similar electrodes in the literature but requires improvement in terms of cycle life.
Benzer Tezler
- Yüksek mıknatıslanma doygunluğuna sahip nikel katkılı manganez ferrit tozlarının çözelti yanma sentezi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nickel doped manganese ferrite powders with high saturation magnetization by solution combustion synthesis
GAMZE DURMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. M. ŞEREF SÖNMEZ
- Fe-Co-Cu oksit nanoparçacıklarının çözelti yanma senteziyle üretimi ve süperkapasitör uygulamaları
Synthesis of Fe-Co-Cu oxide nanoparticles by solution combustion synthesis and supercapacitor applications
SÜMRAN BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT ALVER
- Synthesis of flower-shaped copper ferrite with copper and iron extracted from the different acid treatments of chalcopyrite for supercapacitor electrode application
Süper kapasitör elektrot uygulamasi için kalkopiritin farkli asit işlemlerinden elde edilen bakir ve demir ile çiçek biçimli bakir ferrit sentezi
EL MOCTAR MBEBOU
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Maden Mühendisliği ve MadencilikKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAFA POLAT
- Fabrication and characterization of composite electrodes for supercapacitors
Süperkapasitörler için kompozit elektrotların üretimi ve karakterizasyonu
ALİ TUNÇ
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN BEDİR
DOÇ. DR. ABDULCABBAR YAVUZ
- Süperkapasitörler için özgün fitalosiyanin elektrotların üretimi ve karekterizasyonu
Fabrication and characterization of novel phytalocyanine electrodes for supercapacitor
YILMAZ ZİREK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMaltepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN TAŞALTIN