Geri Dön

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

  1. Tez No: 937189
  2. Yazar: ÇAĞATAY ÖZADA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT YAZICI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Enerji, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Energy, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Polimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 127

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

  1. Tez No

    789282

    Çeşitli katkı maddeleri ile hazırlanan PVDF kompozit nanofiberler ve filmlerinin piezoelektrik tepkisinin karşılaştırılması

    Comparison of the piezoelectric response of PVDF composite nanofibers and their films prepared with various additives

    KAMİL OFLAZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    EnerjiKonya Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İLKAY ÖZAYTEKİN

  2. Tez No

    681510

    CeO2 ve B2O3 katkılı BNT-BT kurşunsuz piezoelektrik malzeme üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of BNT-6BT lead free piezoelectric material with CeO2 and b2o3 additives

    SÜMEYYE AKSOY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ METİN ÖZGÜL

  3. Tez No

    371312

    Değişik fonksiyonel gruplara sahip kaliksaren molekülleri kullanılarak organik uçucu gaz sensörlerinin geliştirilmesi

    Developing volatile organic gas sensors by using calixarene molecules with different functional groups

    CEM BAYTÖRE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEge Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ÖMER MERMER

  4. Tez No

    445210

    Piezoelektrik cihazı ve cerrahi frezle oluşturulan kemik defektlerinde amniyon zarı uygulanması ile kemik iyileşmesinin histopatolojik olarak değerlendirilmesi

    Histopathological assessment of bone healing by use of amniotic membrane in osteotomy defects prepared with piezoelectric device and surgical bur

    ŞEMSETTİN ENDER İLKER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Diş Hekimliğiİstanbul Üniversitesi

    Ağız Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜLYA KOÇAK BERBEROĞLU

  5. Tez No

    493563

    Piezoelektrik yamalı akıllı partikül takviyeli metal matrisli kompozitlerin serbest titreşim analizi ve aktif titreşim kontrolü

    Free vibration analysis and active vibration control of piezoelectric patched smart particle reinforced metal matrix composites

    VAHDET MESUT ABACI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. RECEP EKİCİ

Geri Dön