Piezoelektrik etkiyle kendi kendine şarj olabilen elektrospun PVDF-TrFE birleştirilmiş MnO2/PANI/CNT süperkapasitör geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of piezoelectric driven self-charging based on electrospun PVDF-TrFE incorporated MnO2/PANI/CNT supercapacitor
- Tez No: 937189
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT YAZICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Enerji, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, piezoelektrik etkiden yararlanarak kendi kendine şarj olabilen yenilikçi bir süperkapasitör hücresi tasarlanmış ve uygulanmıştır. Çalışmanın temel amacı, hizalanmış elektro eğrilmiş PVDF-TrFE birleştirilmiş süperkapasitör hücrenin geliştirilmesini içermektedir. Bu doğrultuda, MnO2/PANI/SWCNT nanokompozit aktif malzeme sentezlenerek ve hizalanmış elektro eğrilmiş PVDF-TrFE piezoelektrik nano lifli yüzey elektro eğirme yöntemiyle üreterek yenilikçi bir enerji depolama sistemi geliştirilmiştir. Hizalanmış piezoelektrik nano lifli yüzey, mekanik gerilme altında elektriksel kutuplaşma oluşturarak süperkapasitörün harici bir enerji kaynağı olmaksızın şarj edilebilmesini sağlamıştır. Nanokompozitin ve piezoelektrik nano lifli yüzeyin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile incelenmiştir. Nanokompozit aktif malzemenin kimyasal analizleri için ise Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve piezoelektrik nano lifli yüzeyin β-faz varlığı x-ray difraksiyonu (XRD) ile analiz edilmiştir. Bununla birlikte SWCNT saflaştırma verimliliğinin tayini için termal gravimetrik analiz (TGA) yapılmıştır. Elektrokimyasal testler (döngüsel voltametri, elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve galvanostatik şarj-deşarj), bu sistemin yüksek enerji yoğunluğu ve uzun döngü ömrü gibi öne çıkan özelliklerini ortaya koymuştur. Tek başına MnO2/PANI/SWCNT elektrodun 398 mF/cm2 kapasitansa sahipken piezoelektrik nano lifli yüzey entegre simetrik süperkapasitör hücrenin kapasitansı 1202 mF/cm2 değerine ulaşmıştır. Ayrıca bu hücrenin piezoelektrik nano lifli yüzey etkisi OCV testi ile gözlemlenmiştir. Bu cihazın yenilenebilir enerji sistemleri, taşınabilir elektronik cihazlar ve giyilebilir teknolojiler gibi çeşitli alanlarda potansiyel uygulamaları vardır. Bu çalışma hem sürdürebilirlik hem de inovasyon hedefleri açısından piezoelektrik tabanlı enerji depolama sistemleri alanına önemli bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, an innovative self-charging supercapacitor cell using the piezoelectric effect has been designed and implemented. The primary aim of the study involves the development of a supercapacitor cell integrated with an aligned electrospun PVDF-TrFE nano-fiber surface. In this context, an innovative energy storage system was developed by synthesizing MnO2/PANI/SWCNT nanocomposite active material through in-situ chemical methods and fabricating aligned electrospun PVDF-TrFE piezoelectric nano-fiber surface via the electrospinning method. The aligned piezoelectric nano-fiber surface enabled the supercapacitor to charge without external energy by generating electrical polarization under mechanical stress. The morphological properties of the nanocomposite and piezoelectric nano-fiber surface are investigated using scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Chemical analyses of the nanocomposite active material are performed using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). At the same time, the β-phase enrichment of the piezoelectric nano-fiber surface is assessed via X-ray diffraction (XRD). Additionally, thermal gravimetric analysis (TGA) is conducted to evaluate the efficiency of SWCNT purification. Electrochemical tests (cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, and galvanostatic charge-discharge) revealed key features of the system, such as high energy density and long cycle life. The MnO2/PANI/SWCNT electrode alone exhibited a capacitance of 398 mF/cm², while the symmetric supercapacitor cell integrated with the piezoelectric nano-fiber surface achieved a capacitance of 1202 mF/cm². Furthermore, the effect of the piezoelectric nano-fiber surface is observed through OCV testing. This device has potential applications in various fields, including renewable energy systems, portable electronic devices, and wearable technologies. This study makes a significant contribution to piezoelectric-based energy storage systems in terms of sustainability and innovation objectives.
Benzer Tezler
- Kaynak dikişlerinin tahribatsız muayenelerine genel bir bakış ve radyografi metodunun etüdü
Başlık çevirisi yok
HAKKI ARABACI
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN FIRATLI
- Construction of a scanning tunneling microscope and first results
Başlık çevirisi yok
AHMET ORAL
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiDOÇ. DR. RECAİ M. ELLİALTIOĞLU
- Yttrium doped P2T ceramics
Başlık çevirisi yok
AYDIN DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHARREM TİMUÇİN
- Doğal çatlaklı rezervuarların kuyu loglarından saptanması ve saha uygulamaları
Determination of naturally fractured reservoirs from well logs and two field applications
ABBAS BAYIR
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Petrol ve Doğal Gaz Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. ARGUN GÜRKAN
- Kayaçların kazılabilirlik ve jeoteknik özelliklerinin kollu galeri açma makinelerinin kazı hızları üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation into cuttability characteristics of rocks and geotechnical factors affecting the advance rates of roadheaders
KOUROSH SHAHRİAR