Geri Dön

2D materıal reınforced, bınder-free nı-co based electrodes for supercapacıtors

Süperkapasitörler için 2D malzemeyle güçlendirilmiş, bağlayıcı içermeyen nı-co bazlı elektrotlar

  1. Tez No: 957377
  2. Yazar: ÖMER KAYDECİ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. BEGÜM ÜNVEROĞLU ABDİOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Enerji, Kimya Mühendisliği, Metalurji Mühendisliği, Energy, Chemical Engineering, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 86

Özet

Günümüzde artan enerji ihtiyacına bağlı olarak, yüksek güç yoğunluğu, hızlı şarj-deşarj kabiliyeti ve uzun çevrim ömrü gibi avantajlara sahip elektrokimyasal kapasitörler, alternatif enerji depolama sistemleri arasında öne çıkmaktadır. Elektrokimyasal kapasitörlerin performansını belirleyen en kritik bileşenlerden biri elektrot malzemeleridir. Bu çalışmada, yüksek elektriksel iletkenliği ve gözenekli yapısı nedeniyle nikel köpük altlık malzemesi kullanılmıştır. Nanomalzemelerin elektrokimyasal kapasitör elektrotları üzerindeki etkileri incelemek amacıyla nikel köpük yüzeyine indirgenmiş grafen oksit (rGO), holey grafen (hG) ve Ti3C2 MXene gibi farklı iletken nanomalzemeler daldırma yöntemi ile kaplanmıştır. Nanomalzeme ile kaplanmış olan nikel köpük yüzeylerinde döngüsel voltametre cihazı ile elektrodepozisyon yöntemiyle Nikel, Kobalt oksit ve hidroksit esaslı kaplamalar elde edilmiştir. nikel hidroksit (Ni(OH)2), nikel oksit (NiO), kobalt hidroksit (Co(OH)2), kobalt oksit (Co3O4) ve NiCo çift tabakalı hidroksit kaplamalar oluşturulmuştur. Ayrıca elektodepozisyon prosesinde kullanılan metal kaynağının kaplama yüzeyine ve elektrokimyasal kapasitör performansına etkisini gözlemlemek amacıyla da farklı Nikel ve Cobalt kaynakları kullanılmıştır. Yüzey morfolojisi Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) ile yüzeyde tutunan malzemelerin elementel dağılımı Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) ile incelenmiştir. Aynı zamanda elektrokaplamalar sonucu oluşan kaplamadaki fazların varlığı ve türü Raman spektroskopisi ile karakterize edilmiştir. Kaplamaların (nanomalzeme kaplamaları ve metal oksit/hidroksit kaplamaları) gerçekleştiği ve yüzeyde başarılı bir şekilde tutunduğu doğrulanmıştır. Elektrokimyasal karakterizasyonlar döngüsel voltametre analizleriyle desteklenmiş ve elektrotların spesifik kapasitans (Cs) değerleri ölçülmüştür. Bu tez kapsamında elde edilen bulgular, iletken nanomalzeme ile kaplı nikel köpük yüzeyinde metal oksit/hidroksit kaplamaların elektrokimyasal kapasitör elektrotları olarak göreceli yüksek performans potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Ayrıca sülfat esaslı metal kaynağı kullanarak elde edilen nikel ve kobalt bazlı kaplamaların spesifik kapasitans değerlerinin daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen elektrotlar, enerji depolama sistemlerinde özgül kapasitans açısından umut verici sonuçlar sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

With the increasing global demand for energy, electrochemical capacitors have emerged as prominent alternative energy storage systems due to their high power density, fast charge-discharge capability, and long cycle life. One of the most critical components determining the performance of electrochemical capacitors is the electrode material. In this study, nickel foam was used as the substrate material owing to its high electrical conductivity and porous structure. To investigate the effects of nanomaterials on electrochemical capacitor electrodes, different conductive nanomaterials, including reduced graphene oxide (rGO), holey graphene (hG), and Ti3C2 MXene, were coated onto the nickel foam surface via the dip-coating technique. On the nanomaterial-coated nickel foam surfaces, nickel- and cobalt-based oxide and hydroxide layers were deposited using the electrodeposition method by cyclic voltammetry. The resulting coatings included nickel hydroxide (Ni(OH)2), nickel oxide (NiO), cobalt hydroxide (Co(OH)2), cobalt oxide (Co3O4), and nickel-cobalt layered double hydroxide (NiCo-LDH). Furthermore, different nickel and cobalt precursors were used during the electrodeposition process to investigate the influence of precursor type on the coating surface and electrochemical capacitor performance. The surface morphology was examined using Field-Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), and the elemental distribution of the deposited materials was analyzed using Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS). Additionally, the presence and type of phases formed during the electrodeposition process were characterized by Raman spectroscopy. It was confirmed that both the nanomaterial coatings and the metal oxide/hydroxide coatings were successfully formed and firmly adhered to the substrate surface. Electrochemical characterizations were performed using cyclic voltammetry, and the specific capacitance (Cs) values of the electrodes were determined. The findings of this thesis demonstrate that metal oxide/hydroxide coatings deposited on nanomaterial-modified nickel foam surfaces have relatively high-performance potential as electrodes for electrochemical capacitors. Moreover, it was observed that the nickel and cobalt-based coatings synthesized using sulfate-based metal precursors exhibited higher specific capacitance values. The resulting electrodes offer promising outcomes in terms of specific capacitance for energy storage systems.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    907845

    A multiscale approach to understand the effects of design parameters on the elastic behavior of 3D orthogonally woven composites

    3B ortogonal dokuma kompozit yapıların geometrik parametrelerinin yapının elastik davranışına etkisinin incelenmesi

    HİLAL ERKOÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜLYA CEBECİ

  2. Tez No

    676903

    Grafen oksit ve bitkisel yağ bazlı poliüretandan elde edilen kompozitlerin kaplama performanslarının incelenmesi

    Investigation of coating performances of composites obtained from graphene oxide and vegetable oil based polyurethanes

    BERİL OĞUZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLHAYAT SAYGILI

  3. Tez No

    511674

    Investigation of mechanical behavior of graphene reinforced aluminum nanocomposites

    Grafen ile güçlendirilmiş alüminyum nano kompozitlerin mekanik davranışının araştırılması

    NECATİ YASİN GÖKSAL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT KIRKAYAK

  4. Tez No

    633577

    Sol-jel yöntemi ile grafen ve bor nitrür nanotabaka ile katkılanmış tio2 nanokompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu

    Production and characterization of tio2 nanocomposites reinforced by graphene and bor nitride nanosheet with the sol-gel method

    FATİH KESEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Metalurji MühendisliğiMersin Üniversitesi

    Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEVAL HALE GÜLER

  5. Tez No

    808765

    Katı hal lityum sülfür piller için borofen katkılı katotların geliştirilmesi

    Development of borophene reinforced cathodes for solid-state lithium sulfur batteries

    ÇAĞRI GÖKHAN TÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Metalurji MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUD TOKUR

Geri Dön