Enerji depolamaya yönelik gelişmiş elektrokimyasal özelliklerdeki yenilikçi malzemelerin üretimi ve uygulamaları
Production and applications of innovative materials with advanced electrochemical properties for energy storage
- Tez No: 982538
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ERSAN HARPUTLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Kimya, Mühendislik Bilimleri, Energy, Chemistry, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Tarsus Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Enerji dönüşümü ve depolanması, çevresel sürdürülebilirlik ve ekonomik kalkınma hedefleri doğrultusunda modern toplumların öncelikli gereksinimleri arasında yer almaktadır. Elektrokimyasal süperkapasitörler (ESC'ler), yüksek güç yoğunluğu, hızlı şarj/deşarj özellikleri ve uzun döngü ömrü gibi avantajları sayesinde enerji depolama teknolojileri arasında öne çıkmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, süperkapasitörlerde karşılaşılan düşük özgül kapasitans ve sınırlı elektrokimyasal kararlılık problemlerinin giderilmesine yönelik olarak gelişmiş elektrot malzemelerinin tasarımı hedeflenmiştir. Bu amaçla, üç boyutlu (3D) tiyospinel metal sülfür yapılarının, indirgenmiş grafen hidrojel (RGH) ile kaplanmış nikel köpük (NF) yüzeyinde bağlayıcı kullanılmaksızın doğrudan büyütülmesi planlanmıştır. Yüksek gözenekliliğe sahip RGH yapıların NF'nin makro gözenekli matrisi içinde sentezlenmesiyle elektrot-elektrolit temas yüzey alanının artırılması sağlanmıştır. İkinci aşamada ise, çekirdek–kabuk morfolojisinde MCo2S4/A3S4 (M: Ni, Cu, Fe, Mn, Zn; A: Ni, Co) bileşiklerinden oluşan tiyospinel sülfür yapıların RGH/NF yüzeyine doğrudan büyütülmesiyle yüksek etkin yüzey alanına sahip elektrotlar elde edilmiştir. Ayrıca, kabuk bölgesinde yüksek özgül yüzey alanına sahip Ni/Co-tabanlı katmanlı çift hidroksit (LDH) yapıların kullanılmasıyla elektrolit difüzyonunun ve elektrokimyasal reaksiyon kinetiğinin iyileştirilmesi hedeflenmiş, bu doğrultuda kapsamlı deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Elde edilen elektrot yapılarının ≥1500 F/g özgül kapasitans ve ≥50 Wh kg⁻¹ enerji yoğunluğu gibi yüksek performans değerlerine ulaşabildiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Energy conversion and storage are among the primary requirements of modern societies, in line with environmental sustainability and economic development goals. Especially electrochemical supercapacitors (ESCs) stand out among energy storage technologies due to their advantages such as high power density, fast charge/discharge characteristics, and long cycle life. Within the scope of this thesis study, the design of advanced electrode materials was targeted to overcome the problems of low specific capacitance and limited electrochemical stability encountered in supercapacitors. For this purpose, three-dimensional (3D) thiospinel metal sulfide structures were planned to be grown directly on the surface of nickel foam (NF) coated with reduced graphene hydrogel (RGH), without the use of a binder. By synthesizing the highly porous RGH structures within the macroporous matrix of NF, the electrode-electrolyte contact surface area was increased. In the second stage, high effective surface area electrodes were obtained by the direct growth of thiospinel sulfide structures composed of MCo₂S₄/A₃S₄ (M: Ni, Cu, Fe, Mn, Zn; A: Ni, Co) compounds with a core-shell morphology onto the RGH/NF surface. Furthermore, the use of Ni/Co-based layered double hydroxide (LDH) structures with a high specific surface area in the shell region aimed to improve electrolyte diffusion and electrochemical reaction kinetics, and comprehensive experimental studies were carried out in this direction. The resulting electrode structures were determined to achieve high-performance values such as a specific capacitance of ≥1500 F/g and an energy density of ≥50 Wh\ kg.
Benzer Tezler
- Development of electrodes & electrolytes for high performance and long life supercapacitors
Yüksek performanslı ve uzun ömürlü süperkapasitörler için elektrot ve elektrolit geliştirilmesi
MERT UMUT ÖZKAYNAK
Doktora
İngilizce
2025
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Farklı katyon katkılı Ceo2 bileşiklerinden elektrokimyasal yöntemle hidrojen gazı eldesi
Obtaining hydrogen gas from different cation-doped Ceo2 compounds by electrochemical method
RABİA KIRKGEÇİT KARAKELLE
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
KimyaKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TÜMER
DOÇ. DR. HANDAN ÖZLÜ TORUN
- Elektrokimyasal enerji depolama uygulamaları için nanoyapı-kontrollü elektrot malzemelerinin geliştirilmesi
Development of nanostructure-controlled electrode materials for electrochemical energy storage applications
NERİMAN SİNAN TATLI
Doktora
Türkçe
2024
KimyaBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE ÜNÜR YILMAZ
- Graphene based materials obtained from graphite and polyacrylonitrile based carbon fiber for energy storage and conversion systems
Enerji depolama ve dönüşüm sistemleri için grafit ve poliakrilonitril esaslı karbon fiberden grafen tabanlı malzemelerin üretilmesi
MEHMET GİRAY ERSÖZOĞLU
Doktora
İngilizce
2022
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
- Süperkapasitör uygulamaları için potansiyel elektrot malzemesi olarak ZnCo2O4 nanoyapılarının sentezi ve elektrokimyasal özellikleri
Synthesis and electrochemical properties of ZnCo2O4 nanostructures as potential electrode material for supercapacitor applications
BERNA AĞIRGÖL ATAKLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiIğdır ÜniversitesiBiyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DR. ÖĞR. ÜYESİ BİNGÜL KURT URHAN