Development and applıcatıon of multıfunctıonal structural supercapacıtor composıtes for aırcraft
Hava taşıtları için çok işlevli yapısal süperkapasitor kompozitlerin geliştirilmesi ve uygulanması
- Tez No: 952569
- Danışmanlar: PROF. DR. ERDAL ÇELİK, DOÇ. DR. ABDULHAMİT KÜÇÜKASLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Aeronautical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 220
Özet
Son yıllarda artan enerji depolama ihtiyacı, özellikle süperkapasitörler olmak üzere kapasitör teknolojilerine olan ilgiyi artırmıştır. İlk olarak 1874'te Hermann von Helmholtz'un metal-elektrolit ara yüzeyindeki iyon düzenini tanımlayan modeliyle temelleri atılan elektrokimyasal kapasitörler, enerji depolamada etkin sistemler haline gelmiştir. Kapasitörler; kapasitans, enerji yoğunluğu ve şarj-deşarj hızına göre sınıflandırılmakta olup, süperkapasitörler yüksek güç yoğunluğu, hızlı tepki süresi ve uzun çevrim ömrü gibi avantajlarıyla öne çıkmaktadır.Bu çalışmada, elektrokimyasal performansı artırmaya yönelik yeni elektrot malzemeleri geliştirilmiştir. Pozitif elektrotlarda, yalancı kapasitif özellikleri nedeniyle MnO₂, polianilin (PANI) ve grafen kombinasyonları kullanılmıştır. Ayrıca, %15 oranında spinel tipi metal gallatlar (CoGa₂O₄, CuGa₂O₄, ZnGa₂O₄, FeGa₂O₄) ile %85 PANI içeren dört farklı pozitif elektrot kompoziti tasarlanmıştır. Negatif elektrotlar, PANI–grafen temelli olup, iletkenliği artırmak amacıyla kükürt (S), azot (N), gümüş (Ag), bakır (Cu) ve RuO₂ gibi katkılarla güçlendirilmiştir. Ayrıca, fosforen ve borofen gibi yeni nesil 2D malzemeler de asimetrik süperkapasitör uygulamaları için değerlendirilmiştir. Toplam 60 elektrot numunesi simülasyonla incelenmiş, akım yoğunluğu ve elektrik potansiyeli analiz edilmiştir. Süperkapasitör elektrotlarında yaygın olarak görülen 10²–10⁵ A/m² değerlerine karşın, bu çalışmada 10⁹ A/m² seviyelerine ulaşılmıştır. Bu olağanüstü performans, üçlü aktif madde kombinasyonlarının sinerjik etkilerine bağlanmıştır. İzleyen bölümlerde, her konfigürasyona ait simülasyon sonuçları detaylı olarak sunulmaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, the rapid growth in energy storage demands has spurred extensive research into capacitors, particularly supercapacitors, due to their high power density, fast charge–discharge rates, and long cycle life. The theoretical foundation for electrochemical capacitors dates back to 1874, when Hermann von Helmholtz proposed a model describing ion arrangement at the metal–electrolyte interface. Their classification typically depends on capacitance, energy density, and charge–discharge characteristics.This study focuses on optimizing electrode materials to enhance conductivity and electrochemical performance, primarily through increased surface area. In this work, composites comprising manganese dioxide (MnO₂), graphene, and polyaniline (PANI) were utilized for positive electrodes, capitalizing on their pseudocapacitive behavior..A total of 60 electrode samples were analyzed to assess current density and electric potential. Positive electrodes included 15% spinel-type metal gallates (CoGa₂O₄, CuGa₂O₄, ZnGa₂O₄, FeGa₂O₄) with 85% PANI, resulting in four distinct composite types. Negative electrodes featured PANI-graphene composites with performance-enhancing additives such as sulfur (S), nitrogen (N), silver (Ag), copper (Cu), and ruthenium dioxide (RuO₂). Moreover, two-dimensional materials like phosphorene and borophene were integrated with spinel oxides to evaluate their suitability in asymmetric supercapacitor configurations due to their unique electronic properties.While conventional supercapacitors typically exhibit current densities between 10²–10⁵ A/m², our simulations revealed values reaching 10⁹ A/m². This exceptional performance is attributed to the synergistic behavior of triple-component hybrid composites. The following sections detail simulation results for each configuration, demonstrating the electrochemical advantages of advanced composite designs.
Benzer Tezler
- Çok işlevli, yapısal süperkapasitörlerde potansiyel uygulamalar için modifiye karbon fiberlerin geliştirilmesi
Development of modified carbon fibers for potential applications in multifunctional structural supercapacitors
ŞEVVAL NUR KARADEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilim ve TeknolojiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İFFET IŞIL GÜRTEN İNAL
- Hidrotermal yöntemle TiO2 içerikli nanoyapılı malzemelerin sentezi ve multifonksiyonel kullanımlarının araştırılması
Investigation of the synthesis and multifunctional use of TiO2 containing nano-structured materials by hydrothermal method
GÜNAY GÖKTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Enerjiİnönü ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA ATALAY
DOÇ. DR. HARUN KAYA
- Kinolin grubu içeren bazı yeni porfirin bileşiklerinin sentezi ve yapılarının aydınlatılması
Synthesis and structures elucidation of some new porphyrin compounds containing quinoline group
MILAD NOROUZIDASTJERDI
- Yüksek performanslı polimerik yüzey kaplama malzemeleri
High performance polymeric surface coating materials
ELİF KESKİN
- Design and characterization of aromatic thermosettingcopolyester resin for polymer matrix nanocomposites
Aromatik termosetin tasarımı ve karakterizasyonupolimer matrisli nanokompozitler için kopoliester reçine
METE BAKIR
Doktora
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiUniversity of Illinois at Urbana-ChampaignMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IWONA JASIUK