Süperkapasitörler için çok fonksiyonlu elektrot ve elektrolitlerin geliştirilmesi ve özelliklerinin incelenmesi
Development and characterization of multifunctional electrodes and electrolytes for supercapacitors
- Tez No: 977654
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT YAZICI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Mühendislik Bilimleri, Energy, Polymer Science and Technology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Uludağ Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Malzemeler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Fosil yakıtların yol açtığı enerji krizleri ve çevresel zararlar, yüksek verim sağlayan, kolay üretilebilen ve düşük maliyetli enerji depolama cihazlarına olan ihtiyacı arttırarak yeni teknolojilerin geliştirilmesine öncülük etmiştir. Bu bağlamda enerji depolama sistemlerinden biri olan, yüksek güç yoğunluğu ve etkin çevrim kararlılığı sağlayan süperkapasitörler yeni nesil elektrolit ve elektrot tasarımlarında oldukça ilgi çekmektedir. Elektrolit tasarımı için polimer jel elektrolitler yüksek iyonik iletkenlikleri ve sızıntı konusunda oldukça güvenilir olma özellikleri ile öne çıkmaktadır. Bu amaçla tez çalışmasında yeni nesil elektrolitler üzerine, PVA matrisi ve tuz yapısından oluşan kendi kendine iyileşebilir bir polimer jel elektrolit sistemi geliştirilmiştir. PVA esaslı bu elektrolit ile aktif karbon elektrodundan oluşan bir süperkapasitör hücresinde 65 mS/cm iyonik iletkenlik ve 3 mA/cm² akım yoğunluğunda 222 mF/cm² kapasitans değerleri elde edilmiştir. Kendi kendine üzerine gerçekleştirilen elektrokimyasal testler sonucunda iyonik iletkenlik değerinin ve kapasitans değerini korunduğu görülmüştür. Süperkapasitör hücresinin 1000 döngü sonundaki kapasitans tutulma yüzdesi %88 olarak bulunmuştur. Tez çalışmasında yeni nesil elektrotlar ile ilgili bağlayıcısız rGO/PANI/MnO₂ elektrot üretimi üzerine bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Hidrotermal yöntem kullanılarak üretilen bağlayıcısız rGO/PANI/MnO₂ elektrodunun 0,5 A/g'da 315 F/g kapasitans değerine sahip olduğu ve bu elektrodun 1000 döngü sonunda %84,5 oranında kapasitesini koruduğu gözlenmiştir. Geliştirilen yeni nesil elektrolit ve elektrotların yenilenebilir enerji sistemleri, e-mobilite teknolojileri, giyilebilir enerji depolama teknolojileri ve taşınabilir elektronik cihaz teknolojileri gibi birçok alanda kullanım potansiyeli bulunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Energy crises and environmental damage caused by fossil fuels have increased the need for energy storage devices that are highly efficient, easy to produce, and low-cost, leading to the development of new technologies. In this context, supercapacitors, one of the energy storage systems that provide high power density and effective cycle stability, are attracting considerable interest in new-generation electrolyte and electrode designs. Polymer gel electrolytes stand out for their high ionic conductivity and reliability in terms of leakage for electrolyte design. To this end, a self-healing polymer gel electrolyte system consisting of a PVA matrix and salt structure was developed in the thesis work. Using this PVA-based electrolyte in a supercapacitor cell consisting of an activated carbon electrode, capacitance values of 222 mF/cm² at a current density of 3 mA/cm² and ionic conductivity values of 65 mS/cm were obtained. Electrochemical tests performed on the self-healing system revealed that the ionic conductivity and capacitance values were maintained. The capacitance retention percentage of the supercapacitor cell after 1000 cycles was found to be 88%. A study was conducted on the production of binder-free rGO/PANI/MnO₂ electrodes using new-generation electrodes in the thesis work. It was observed that the binder-free rGO/PANI/MnO₂ electrode produced using the hydrothermal method had a capacitance value of 315 F/g at 0.5 A/g and retained 84.5% of its capacity after 1000 cycles. The developed new generation electrolytes and electrodes have potential applications in many areas, such as renewable energy systems, e-mobility technologies, wearable energy storage technologies, and portable electronic device technologies.
Benzer Tezler
- Synthesis of thienothiophene based materials and investigation of their electronic and optoelectronic properties
Tiyenotiyofen bazlı malzemelerin sentezi ve elektronik ve optoelektronik özelliklerinin araştırılması
ESRA ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURAN ÖZTÜRK
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- Synthesis of some functional conducting polymers, characterization, Mott-Schottky analysis and sensor applications
Bazı fonksiyonel iletken polimerlerin sentezi, karakterizasyonu, Mott-Schottky analizi ve sensor uygulamaları
TOLGA KARAZEHİR
Doktora
İngilizce
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. MURAT ATEŞ
- Biyokütle temelli aktif karbonların elektrokimyasal çift tabaka kapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanımı
Use of biomass based activated carbons as electrode materials in electrochemical double-layer capacitors
İFFET IŞIL GÜRTEN İNAL
Doktora
Türkçe
2016
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ AKTAŞ
- Environmentally friendly components for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında çevre dostu bileşenlerin kullanımı
ELENA STOJANOVSKA
Doktora
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ