SUSTAINABLE ELECTRODES FOR THE NEXT GENERATION OF ENERGY STORAGE DEVICES
Gelecek nesil enerji depolama cihazları için sürdürülebilir elektrotlar
- Tez No: 934614
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BETÜL URALCAN KILAVUZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 125
Özet
Bu tez, biyokütle kaynaklı karbon elektrotlarının bir sonraki nesil süperkapasitörler için geliştirilmesi ve optimizasyonuna odaklanarak, yapı modifikasyonları ve malzeme entegrasyonu yoluyla elektro-kimyasal performansın artırılmasını incelemektedir. Çalışma, biyokütle öncüllerinden türetilen aktif karbon elektrotlarının sentezi ve karakterizasyonu ile başlamaktadır. Bu malzemelerin gözenekli yapısı, özgül yüzey alanı ve elektro-kimyasal özellikleri, Brunauer–Emmett–Teller (BET) yüzey alanı ölçümleri, Raman spektroskopisi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) gibi teknikler kullanılarak sistematik bir şekilde analiz edilmiştir. Elektro-kimyasal performans, döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve elektro-kimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleriyle değerlendirilmiştir. Performansı daha da artırmak amacıyla, tez, biyokütle kaynaklı aktif karbon elektrotlarına indirgenmiş grafen oksit ve karbon kuantum noktalarının entegrasyonunu incelemektedir. Optimizasyon sonucu elde edilen kompozit elektrotlar, kapasite tutma ve çevrim kararlılığında önemli iyileşmeler sergilemektedir. Araştırma ayrıca, borlu doplanmış indirgenmiş grafen oksit ile aktif karbon elektrotlarının entegrasyonunu inceleyerek, özelleştirilmiş yüzey kimyası ve geliştirilmiş yük transfer kinetikleri sayesinde enerji depolama performansının arttığını göstermektedir. Ayrıca, iyon hareketliliğini ve elektrolit stabilitesini artırmak amacıyla, cihaz performansını daha da iyileştiren yeni bir karbon kuantum nokta bazlı jel elektrolit geliştirilmiştir. Bu tezin bulguları, biyokütle kaynaklı karbon malzemelerinin süperkapasitörler için sürdürülebilir ve yüksek performanslı elektrot malzemeleri olarak potansiyelini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
This dissertation explores the development and optimization of biomass-derived carbon electrodes for next-generation supercapacitors, with a focus on enhancing electrochemical performance through structural modifications and material integration. The study begins with data collection related to carbon-based supercapacitors, and the connection between descriptors (input variables) and capacitance values was established. The study includes the synthesis and characterization of activated carbon electrodes derived from biomass precursors. The porous structure, specific surface area, and electrochemical properties of these materials are systematically analyzed using techniques such as Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area measurements, Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and scanning electron microscopy (SEM). Electrochemical performance is evaluated through cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). To further enhance performance, the dissertation investigates the incorporation of reduced graphene oxide and carbon quantum dots into biomass-derived activated carbon electrodes. The optimized composite electrodes exhibit significant improvements in capacitance retention and cycling stability. The research also explores the integration of boron-doped reduced graphene oxide with activated carbon electrodes, giving better performance through tailored surface chemistry and improved charge transfer kinetics. Additionally, a novel carbon quantum dot-based gel electrolyte is developed to enhance ion mobility and stability, contributing to device performance. The findings of this dissertation highlight the potential of biomass-derived carbon materials as sustainable and high-performance electrode materials for supercapacitors.
Benzer Tezler
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir teknolojilere uygun yeni nesil anotların geliştirilmesi
Development of new generation anodes for lithium ion batteries suitable for printable technologies
AHMET TALHA SEVİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- Nanomalzeme katkılı süperkapasitörlerin geliştirilmesi
Development of nanomaterial doped supercapacitors
HİLAL PEÇENEK HAYAT
Doktora
Türkçe
2023
EnerjiErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
DOÇ. DR. FATMA KILIÇ DOKAN
- Selülozik atıklardan hareketle iletken kompozit eldesi karakterizasyonu ve bazı uygulamaları
Characterization of conductive composite based on cellulosic wastes and some applications
PELİN YAZICI
Doktora
Türkçe
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELKIZ USTAMEHMETOĞLU
- Preparation of biocompatible composite 3d architectures based on graphene oxide (GO) and chitosan for flexible all solid state supercapacitors
Esnek tüm katı hal süper kapasitörler için grafen oksit (GO) ve kitosan bazlı biyouyumlu kompozit 3d mimarilerin hazırlanması
SAEIDEH ALIPOORILEMEESLAM
Doktora
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BARSBAY