Elektrokimyasal olarak birbirine bağlanmış Cu:NİO@rGO:PANI/NF elektrotlara dayalı simetrik süperkapasitör cihazların üretilmesi ve enerji depolama performanslarının belirlenmesi
Fabrication of a symmetrical supercapacitor based on electrochemically interconnected Cu:NİO@rGO:PANI/NF electrodes
- Tez No: 942483
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET PEKSÖZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Bakır katkılı nikel oksit ve indirgenmiş grafen oksit katkılı polianilinden oluşan bir nanokompozit elektrot sentezlemek için üç-elektrotlu bir elektrodepozisyon hücresi kullanılmıştır. XRD, FTIR ve XPS gibi karakterizasyon teknikleri, moleküler bağların oluşumunu ve sentezlenen bileşiklerin fazlarını doğrulamak için kullanılmıştır. Enerji dağılımlı X-ışınları spektroskopisi (EDS) analizi, rGO:PANI/NF elektrodunun %0,29 azot (N), %17,39 karbon (C) ve %9,81 oksijen (O) içerdiğini, Cu:NiO@rGO:PANI/NF elektrodunun ise %8,24 bakır (Cu), %9,22 karbon (C), %7,21 oksijen (O) ve %0,72 azot (N) içerdiğini göstermiştir. Hem rGO:PANI/NF hem de Cu:NiO@rGO:PANI/NF elektrotlarının elektrokimyasal özellikleri, 3 M KOH sulu elektrolit kullanılarak üç-elektrotlu bir hücre konfigürasyonunda değerlendirilmiştir. rGO:PANI/NF ve Cu:NiO@rGO:PANI/NF elektrotları için 20 Ag-1 akım yoğunluğunda sırasıyla 644,5 ve 807,1 Fg-1'lik önemli spesifik kapasitans değerleri elde edilmiştir. Cu:NiO@rGO:PANI/NF elektrodu (RCT = 0,9 Ω), rGO:PANI/NF elektrodundan (RCT = 3,8 Ω) önemli ölçüde daha düşük bir yük transfer direnci sergilemiştir, bu da NiO'in rGO ve PANI arasındaki yük transferini artırmada önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Ayrıca, Cu:NiO@rGO:PANI/NF'un artan BET yüzey alanı, NiO ile birlikte iyi bağlanmış PANI zincirleri ağının bir sonucudur. Daha ileri uygulamaları keşfetmek için, Cu:NiO@rGO:PANI/NF elektrotları kullanılarak tamamen katıhal simetrik süperkapasitör (SSC) cihazı üretilmiştir. Bu cihaz 0 ila 1,5 V voltaj aralığında çalışmaktadır, 4,5 Ag-1'de 81,9 Fg-1 kapasitans göstermektedir ve 10000 şarj-deşarj döngüsünden sonra 10 Ag-1'lik belirli bir akımda %97,6 kapasitans tutma özelliğine sahiptir. Simetrik süperkapasitör, 4,5 A g-1'de 1297,6 W kg-1 güç yoğunluğunda 25,6 Wh kg-1 maksimum enerji yoğunluğuna ulaşmıştır. Bu bulgular göz önüne alındığında, nanokompozit bazlı katıhal süperkapasitör, yüksek performanslı simetrik süperkapasitörler oluşturmak için umut verici bir seçenek sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
A three-step electrodeposition cell was utilized to synthesize a nanocomposite electrode consisting of copper-doped nickel oxide and reduced graphene oxide-doped polyaniline. Characterization techniques such as XRD, FTIR, and XPS were conducted to confirm the formation of molecular bonds and the phases of the synthesized materials. Energy dispersive X-rays spectroscopy (EDS) analysis revealed that the rGO:PANI/NF electrode comprises 0.29% nitrogen (N), 17.39% carbon (C), and 9.81% oxygen (O), whereas the Cu:NiO@rGO:PANI/NF electrode contains 8.24% copper (Cu), 9.22% carbon (C), 7.21% oxygen (O), and 0.72% nitrogen (N). The electrochemical properties of both rGO:PANI/NF and Cu:NiO@rGO:PANI/NF electrodes were evaluated in a three-electrode cell configuration using a 3 M KOH aqueous electrolyte. Remarkable specific capacitances of 644.5 and 807.1 Fg−1 were achieved at a current density of 20 Ag−1 for the rGO:PANI/NF and Cu:NiO@rGO:PANI/NF electrodes, respectively. The Cu:NiO@rGO:PANI/NF electrode exhibited a significantly lower charge transfer resistance (RCT = 0.9 Ω) than the rGO:PANI/NF electrode (RCT = 3.8 Ω), indicating that NiO plays a significant role in enhancing charge transport between rGO and PANI. Additionally, the increased BET surface area of Cu:NiO@rGO:PANI/NF is a result of a well-connected network of PANI chains alongside NiO. To explore further applications, an all-solid-state symmetrical supercapacitor (SSC) was constructed using the Cu:NiO@rGO:PANI/NF electrodes. This device operates within a voltage range of 0 to 1.5 V, demonstrating a capacitance of 81.9 Fg−1 at 4.5 Ag−1, with a capacitance retention of 97.6% at a specific current of 10 Ag−1 after 10000 charge-discharge cycles. The symmetrical supercapacitor achieved a maximum energy density of 25.6 Wh kg−1 at a power density of 1297.6 W kg−1 at 4.5 Ag−1. Considering these findings, the nanocomposite-based solid-state supercapacitor presents a promising option for creating high-performance symmetric supercapacitors.
Benzer Tezler
- Taban malzeme ile emaye kaplama arasındaki difüzyon mekanizmasının araştırılması ve düşük metal migrasyonuna sahip emaye geliştirilmesi
Investigation of diffusion mechanisms at substrate enamel interface and development of new enamel surface with low metal migration
ÖZGE IŞIKSAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Yeni yönetmeliklere göre gıdalarla temasa uygun emaye yüzeylerin geliştirilmesiyeni
Development of food contact safe enamel surfaces according to the new regulations
GİZEM KADAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Poliparafenilen filmlerin elektrokimyasal olarak eldesi, elektrokimyasal ve spektroskopik yöntemlerle incelenmesi
Başlık çevirisi yok
ARZU ERSÖZ
- Sentezlenen tek kristal Cu(II) kompleksinin yapı-özellik ilişkilerinin incelenmesi
Investigation of structure-property relations of synthesized single crystal Cu(II) complex
HATİCE ESRA CÖMERT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAVUT AVCI