Hemp stem-derived activated carbon production and performance analysis for supercapacitor applications
Süperkapasitör uygulamaları için kenevir sapı kaynaklı aktif karbon üretimi ve performans analizi
- Tez No: 969699
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAŞAR ÇAĞLAR, PROF. DR. SELAHATTİN YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada, kenevir sapı biyokütlesinden türetilen aktif karbon elektrotlar, sistematik bir deneysel tasarım kullanılarak süperkapasitör uygulamaları için üretilmiş ve optimize edilmiştir. Sentez süreci, kontrollü karbonizasyonu farklı sıcaklıklarda (500-600 °C), aktivasyon sürelerinde (1-3 saat) ve ZnCl2/biomass ağırlık oranlarında (0.5-1 ) gerçekleştirilen kimyasal aktivasyonla birleştirmiştir. Özgül kapasitans ve enerji yoğunluğunu maksimize etmek amacıyla Box-Behnken tasarımı ve yanıt yüzey yöntemi (RSM) uygulanmıştır. Elde edilen aktif karbonlar, BET yüzey alanı analizi, Raman spektroskopisi, FTIR, SEM–EDX ve CV, GCD, EIS gibi elektrokimyasal ölçümlerle kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. En iyi performans gösteren örnekler, iyi geliştirilmiş hiyerarşik gözeneklilik ve orta düzeyde grafitik düzenlilik (ID/IG oranı 0.96'ya kadar) sergileyerek iyon taşınımını ve çift katmanlı kapasitansı artırmıştır. Elektrotlar, 0–1 V potansiyel aralığında 0.5 A/g akım yoğunluğunda 79.5 F/g özgül kapasitansa ulaşmış, 20 A/g akım altında 5000 çevrimden sonra ilk kapasitanslarının yaklaşık %78'ini korumuş ve coulombic verimlilik %97'nin üzerinde tutulmuştur. Sonuçlar, kenevir sapının yüksek performanslı gözenekli karbon elektrotlar üretmek için verimli ve sürdürülebilir bir öncü olabileceğini göstermektedir. Çalışma, termal ve kimyasal parametrelerin ince ayarının, yapısal ve elektrokimyasal özellikleri nasıl etkili şekilde şekillendirdiğini ortaya koyarak biyokütle kaynaklı süperkapasitör malzemelerinin geliştirilmesine yönelik değerli bilgiler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In this study, activated carbon electrodes derived from hemp stem biomass were produced and optimized for supercapacitor applications using a systematic experimental design. The synthesis process combined controlled carbonization with chemical activation employing ZnCl₂ at varying temperatures (500–600 °C), activation times (1–3 h), and impregnation ratios (0.5–1 wt%). A Box-Behnken design and response surface methodology (RSM) were applied to determine the optimal activation parameters for maximizing specific capacitance and energy density. The resulting activated carbons were comprehensively characterized by BET surface area analysis, Raman spectroscopy, FTIR, SEM–EDX, and electrochemical measurements including CV, GCD, and EIS. The best-performing samples exhibited well-developed hierarchical porosity, moderate graphitic ordering (ID/IG up to 0.96), which enhanced ion transport and double-layer capacitance. The electrodes achieved a specific capacitance of up to 79.5 F/g at 0.5 A/g in a 0–1 V window, retaining about 78% of their initial capacity after 5000 cycles at 20 A/g, with coulombic efficiency maintained above 97%. The results demonstrate that hemp stems can serve as an efficient, sustainable precursor for producing high-performance porous carbon electrodes. The study highlights how fine-tuning thermal and chemical parameters effectively tailors the structural and electrochemical properties, providing valuable insights for developing biomass-derived supercapacitor materials.
Benzer Tezler
- Yabani otlardan elde edilen liflerin tekstil sektörüne kazandırılmasına yönelik deneysel dokuma tasarımı çalışmaları
Experimental weaving design studies for incorporating fibers derived from wild plants into the textile sector
ÖZGE ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiTekstil ve Moda Tasarımı Ana Sanat Dalı
PROF. SEDEF ACAR
- In vitro Parkinson hastalığı modelinde kök hücreden elde edilen ekstraselüler veziküllerin ilaç taşıyıcı olarak kullanım potansiyeli
Potential of stem cell–derived extracellular vesicles as drug delivery agent in an in vitro Parkinson's disease model
ECENAZ MERVE NAMLI
- Streptozotosinle indüklenmiş diyabetik retinopatide dental pulpa kaynaklı mezenkimal kök hücre ve eksozomlarının etkinliğinin araştırılması
Investigation of the effectiveness of dental pulpa-derived meseenchymal stem cells and exosomes in streptozotocin-induced diabetic retinopathy
NESLİHAN SİNİM KAHRAMAN
Doktora
Türkçe
2025
Göz HastalıklarıErciyes ÜniversitesiKök Hücre Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEYNEP BURÇİN GÖNEN
- İnsan keratinositleri ile oluşturulan In Vitro yara iyileşmesi modeline göbek kordonu mezenkimal kök hücre eksozomlarının ve hiperglisemik ortamın etkileri
The effects of umbilical cord mesenchymal stem cell exosomes and hyperglycemic environment on an In Vitro wound healing model created with human keratinocytes
FURKAN PAŞA DİRİARIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Fizyolojiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN YELMEN
DR. AYKUT ORUÇ
- Farklı deneysel prematür over yetmezliği modellerinde kök hücre tedavisinin etkinliği
Efficacy of stem cell threapy in different experimental prematür ovarian insufficiency models
BÜŞRA ŞEN HALICIOĞLU
Doktora
Türkçe
2020
Histoloji ve EmbriyolojiManisa Celal Bayar ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET İBRAHİM TUĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABU SHAMEEM MD. SAADAT KHANDAKAR