Yeni nesil karbon esaslı nanomalzemelerin üretimi, karakterizasyonu ve endüstriyel uygulaması
Manufacturing, characterization and industrial application of new generation carbon-based nanomaterials
- Tez No: 928748
- Danışmanlar: PROF. DR. İSKENDER IŞIK, PROF. DR. FATİH ŞEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kütahya Dumlupınar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
Karbon esaslı nanomalzemeler, enerji depolama ve dönüşüm sistemlerinde geniş yüzey alanı, yüksek iletkenlik gibi özellikleriyle dikkat çekmektedir. Çevre dostu olmaları ve maliyet avantajları, bu malzemelerin fosil yakıtlara alternatif olarak görülmelerini sağlamaktadır. Bu çalışmada, Modifiye Hummers, Ark-Deşarj (Arc-Dis) ve sodyum perkarbonat (SPC) yöntemleri kullanılarak karbon esaslı nanomalzeme olarak düşük katmanlı grafen (LLG) ve Pt nanoparçacık sentezi yapılmıştır. Üretilen LLG'nin, XRD analizi sonucunda Debye Schererr formülüne göre partikül boyutu yaklaşık olarak 31.74 nm olarak hesaplanmıştır ve Raman analizinde 7–8 katmanlı yapısı doğrulanmıştır. Elde edilen bu grafen, doğrudan metanol yakıt hücreleri (DMYH) için Pt nanopartiküllerin üretiminde kullanılmıştır. DMYH'ler için Pt@LLG ve Pt katalizörleri, metanol oksidasyonunda sırasıyla 57,73 ve 21,45 mA/cm² akım değerlerinin elde edilmesini sağlamıştır. Ayrıca, Arc-Dis yöntemiyle üretilen grafen ile polianilin (PANI) ve Pt nanopartikülleri kullanılarak kompozit bir yapı (PtPANI@Grafen) tasarlanmıştır. PtPANI@Grafen katalizörü ile metanol, etanol ve etilen glikol oksidasyonunda sırasıyla 72,55, 41,7 ve 42,38 mA/cm²'lik akım değerleri elde edilmiştir. Sonuçlar, elde edilen nanomalzemelerin doğrudan alkol yakıt hücreleri için etkili ve umut verici bir anot katalizörü olduğunu ortaya koymuştur. Üretilen malzemelerin maliyetleri değerlendirildiğinde, ciddi oranda bir ekonomik avantaja sahip oldukları söylenebilmektedir. Örneğin SPC ile üretilen grafenin üretim maliyetinin yaklaşık olarak 6 ₺, satış bedelinin ise yaklaşık olarak 4000-5000 ₺ olması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Carbon-based nanomaterials attract attention with their features such as large surface area and high conductivity in energy storage and conversion systems. Their environmental friendliness and cost advantages enable these materials to be seen as alternatives to fossil fuels. In this study, low-layer graphene (LLG) and Pt nanoparticles were synthesized as carbon-based nanomaterials using Modified Hummers, Arc-Discharge (Arc-Dis) and sodium percarbonate (SPC) methods. As a result of XRD analysis, the particle size of the produced LLG was calculated as approximately 31.74 nm according to the Debye Schererr formula, and its 7–8 layer structure was confirmed in Raman analysis. This resulting graphene was directly used in the production of Pt nanoparticles for methanol fuel cells (DMFC). For DMFCs, Pt@LLG and Pt catalysts enabled current values of 57.73 and 21.45 mA/cm², respectively, in methanol oxidation. Additionally, a composite structure (PtPANI@Graphene) was designed using graphene produced by the Arc-Dis method, polyaniline (PANI) and Pt nanoparticles. Current values of 72.55, 41.7 and 42.38 mA/cm² were obtained in methanol, ethanol and ethylene glycol oxidation with PtPANI@Graphene catalyst, respectively. The results revealed that the obtained nanomaterials are an effective and promising anode catalyst for direct alcohol fuel cells. When the costs of the materials produced are evaluated, it can be said that they have a significant economic advantage. For instance, the production cost of graphene produced with SPC is expected to be approximately 6 ₺ and the sales price is expected to be approximately 4000-5000 ₺.
Benzer Tezler
- Isıl enerji depolama sistemleri için kompozit faz değişim maddelerinin hazırlanması ve özelliklerinin belirlenmesi
Preparation of composite phase change materials for thermal energy storage systems and determination of their properties
ZEHRA TÜRKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Kimya MühendisliğiYalova ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE HANDE MERT
- Kiriş-kolon birleşim bölgelerinin ileri teknoloji malzemelerle güçlendirilmesi
Beam-column joints retrofitted with advanced technological materials
SİNAN MURAT CANSUNAR
Doktora
Türkçe
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Yapı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER
- Grafen sentezi ve elektrot malzemesi olarak geliştirilmesi
Graphene synthesis and its development as electrode materials
UTKAN ŞAHİNTÜRK
Doktora
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET EKERİM
- Lityum iyon piller için Li22Si5 alaşımına KNT ve rGO ilavesi ile kompozit anotların geliştirilmesi ve performanslarının belirlenmesi
Development and performance determination of composite anodes by adding CNT and rGO to Li22Si5 alloy for lithium-ion batteries
ZÜLİYET ÇELİKBİLEK
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriEskişehir Osmangazi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Preparation of MnO2 and MXene doped carbon cloth based flexible supercapacitor electrodes
MnO2@Ti3C2Tx katkili karbon kumaş esasli esnek süper kapasitör elektrotlarinin hazirlanmasi
MARIEM ABDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAFA POLAT