Anode design for rechargeable zinc-air batteries
Şarj edilebilir çinko-hava pilleri için anot dizaynı
- Tez No: 988615
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÇİĞDEM TOPARLI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Şarj edilebilir çinko-hava pilleri, çinkonun bol miktarda bulunması, düşük maliyetli olması ve çevre dostu olması nedeniyle büyük ölçekli ve taşınabilir enerji depolaması için caziptir. Ancak, pratik uygulamaları korozyon, pasifleşme, hidrojen oluşumu ve çinko anotta dendrit oluşumu ile sınırlıdır. Bu tezde, doğal bir reçine olan Sandarac sakızı (S-sakızı), alkali çinko-hava pillerinde çinko anotları stabilize etmek için organik bir kaplama olarak önerilmiş ve değerlendirilmiştir. S-sakızı etanolde çözülmüş ve dört farklı konsantrasyon (%1, 2, 5 ve 10 ağırlıkça) ve üç dönüş hızı (1000, 3000 ve 5000 rpm) kullanılarak döndürme kaplama yoluyla çinko folyolar üzerine biriktirilmiştir. Kaplamaların yapısı ve morfolojisi Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), Termogravimetrik analiz (TGA) ve Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Elektrokimyasal davranış, Tafel polarizasyonu, Zn‖Zn simetrik hücreler ve şarj edilebilir çinko-hava tam hücreleri ile incelenmiştir. Tafel grafikleri, S-sakızı kaplamalarının çinkonun korozyon direncini artırdığını göstermektedir. Tam hücre testleri, yüksek dönüş hızı ve daha düşük konsantrasyonlu kaplamanın daha ince ve daha homojen filmler sağladığını doğruladı. Tüm koşullar arasında, 5000 rpm'de hazırlanan %1 ağırlıkça S-gum kaplama, hem simetrik hem de tam hücrelerde yüksek kulombik verimlilik, dar ve neredeyse sabit şarj-deşarj voltaj aralıkları ve uzun çevrim ömrüyle en istikrarlı performansı sağladı. Post-mortem SEM analizi, çıplak çinko üzerinde yaygın dendritik büyüme ortaya koyarken, S-gum kaplı anotlar kompakt, dendritsiz yüzeyler gösterdi. Bu sonuçlar, Sandarac gamının, çinko-elektrolit arayüzünü etkili bir şekilde tasarlayabilen ve şarj edilebilir çinko-hava pillerinin dayanıklılığını artırabilen basit, ölçeklenebilir ve çevre dostu bir kaplama olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Rechargeable zinc–air batteries are attractive for large scale and portable energy storage because zinc is abundant, low cost and environmentally benign. However, their practical application is limited by corrosion, passivation, hydrogen evolution and dendrite formation at the zinc anode. In this thesis, a natural resin, Sandarac gum (S-gum), is proposed and evaluated as an organic coating to stabilize zinc anodes in alkaline zinc–air batteries. S-gum was dissolved in ethanol and deposited onto zinc foils by spin coating using four different concentrations (1, 2, 5 and 10 wt. %) and three rotation speeds (1000, 3000 and 5000 rpm). The structure and morphology of the coatings were examined by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric analysis (TGA), Scanning electron microscopy (SEM) analysis. Electrochemical behaviour was studied by Tafel polarization, Zn‖Zn symmetric cells, and rechargeable zinc–air full cells. Tafel plots show that S-gum coatings enhance the corrosion resistance of zinc. Full-cell tests confirmed that coating with high spin speed and less concentration gives the thinner and more uniform films. Among all conditions, the 1 wt% S-gum coating prepared at 5000 rpm provided the most stable performance, combining high Coulombic efficiency, narrow and nearly constant charge–discharge voltage gaps, and long cycle life in both symmetric and full cells. Post-mortem SEM analysis revealed extensive dendritic growth on bare zinc, whereas S-gum coated zinc anodes showed compact, dendrite-free deposits. These results demonstrate that S-gum is a simple, scalable and environmentally friendly coating that can be used to effectively engineer the zinc–electrolyte interface and enhance the durability of rechargeable zinc–air batteries.
Benzer Tezler
- Design of functional polyhipe and MOF architectures for tunable heterogeneous catalysis
Ayarlanabilir heterojen kataliz için fonksiyonel polyhıpe ve MOF tabanlı mimarilerin tasarımı
ÇİĞDEM ÇAKICI
- Çizgisel kaynaktan ışıyan elektromağnetik dalgaların mükemmel iletken silindir takkesinden optik gibi saçılması
Başlık çevirisi yok
ADNAN GÖRÜR
- Devrelerin büyük işaret cevaplarının bilgisayar yardımıyla bulunması
Başlık çevirisi yok
NÜKHET GÜNEYİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Uludağ ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Hidroksi ketonların fenolik bileşiklerle reaksiyonu
Reaction of hydroxyketones with phenolic compounds
E. NACİYE TALINLI
- Türk kolemanitlerinin termal elektrolizi ile kalsiyum hekzaborür eldesi
Electrochemical production of calcium boride from Turkish colemanite
A.BAHATTİN SOYDAN
