Konvansiyonel ve alternatif üretim yöntemleriyle elde edilen erbiyum ve iterbiyum nano-kompozit malzemelerin optik, yapısal elektrokimyasal özelliklerinin araştırılması ve akıllı tekstil uygulamaları
Investigation of optical, structural and electrochemical properties of erbium and ytterbium nanocomposite materials obtained by conventional and alternative production methods and their smart textile applications
- Tez No: 995258
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖRKEM OYLUMLUOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Enerji depolamada büyük gelişim potansiyeli olan yeni süper kapasitör teknolojisi, geleceğin enerji devrim yapılmaya aday teknoloji uygulamalarına sahiptir. Ultrakapasitör ya da yüksek güç yoğunluklu elektrokimyasal kapasitör olarak da bilinen süper kapasitörler, geleneksel kapasitörlerdeki gibi temel denklemlerle kontrol edilmekte ancak süper kapasitörlerde daha yüksek kapasitanslar elde etmek için daha geniş yüzey alan elektrotları ve daha ince dielektrikler kullanılmaktadır. Bu da geleneksel kapasitörlerinkinden daha büyük enerji yoğunluğuna ve pillerinkinden daha büyük güç yoğunluğuna izin vermektedir. Bu sayede süper kapasitörlerin, artan sayıda uygulama için çekici bir güç çözümü haline gelebileceği açıkça görülmektedir. Büyük ülkelerin savunma sanayii ar-ge çalışmalarında önemli bir yer kaplayan bu alanda ülkemiz de TSK bünyesindeki şirketleriyle önemli araştırmalar yapmaktadır. Silahsız savunma araçlarının sensör vb. gibi ihtiyaçlarından dolayı elektrik enerjsi depolama alanındaki çalışmalar son yıllarda muazzam bir önem kazanmıştır. Ayrıca yabancı üniversitelerin sağlık ve hibrit araçlar alanında devrim niteliğinde çalışmaları mevcuttur. Ancak hala kapasitörler, piller ve süperkapasitörler gibi enerji depolama cihazları, çok büyük ve ağır olma, aynı zamanda elastik olmama gibi dezavantajları yüzünden, taşınabilir, yutulabilir, esneyebilir ya da giyilebilir teknolojilerin çoğu için kullanım açısından kısıtlayıcı öğelerdir. Elastik, yüksek güç ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip süper kapasitör ipliklerin, istenilen devre şekillerinde bağlanarak dokunmasıyla üretilecek tekstil ürünlerinin, savunma sanayii, medikal uygulamalar, hibrit araçlar ve diğer sektörlerde kullanılması amaçlanmaktadır. Bu amaçla yeni ve elastik poli(3,4 etilendioksitiofen) poli (stirensülfonat) – poliakrilonitril (PEDOT: PSS-PAN)/Ni pamuk (PNF/NiC) kapasitör ipliği üretilecektir. Bunun için poliakrilonitril (PAN) nanofiberleri çekirdek Ni kaplı ipliğin etrafına elektroeğirme tekniği kullanılarak sarılacaktır. PEDOT: PSS nanoparçacıkları PNF/NiC ipliği oluşturmak üzere PAN nanofiberlerin üzerinde in situ polimerizasyon ile biriktirilecek, pozitif ve negatif elektrot olarak kullanılacak olan PNF/NiC ipliği, elektrolit jel olarak kullanılacak olan PVA/H_3PO_4 solüsyonu ile ıslatılıp, oda sıcaklığında katılaştırılarak birlikte bükülüp enerji depolama özelliğine sahip elastik süper kapasitör ipliği elde edilmesi planlanmaktadır. Ayrıca düşük maliyetli bu ipliklerin, giyim, endüstriyel uygulama, kamuflaj, korunma gibi farklı gereksinimlere göre seri ve paralel olarak bağlantıları yapılıp kumaşların üretiminde kullanılmasıyla, yeni nesil, elastik, dokuma elektro-tekstil ürünlere uygulanabilecek ideal enerji depolama cihazları olması beklenmektedir. Süper kapasitör ipliklerin yapı ve morfolojik karakterizasyonu SEM (Scanning Electron Microscope), nitrojen adsorpsiyon verilerini kullanarak gözenek boyutu ve gözenek boyut dağılımları BJH (Barret-Joyner-Halenda) testi gerilme-gerinim, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), ile yapılacaktır. Elektrokimyasal karakterizasyon testleri ise dönüşümsel voltametri, elektrokimyasal empedans spektroskopisi, galvanostatik şarj-deşarj testi, bükülme, çevrimsel kararlılık testleridir. Amaçlanan çalışmalarla, yüksek güç ve yüksek enerji yoğunluğuna sahip ve dış etkilere karşı dayanıklı bir süper kapasitör ipliği oluşturmak için düşük maliyetli üretim yöntemleri geliştirilerek, ülkemizde savunma, medikal, ulaşım teknolojileri gibi alanlara önemli katkılar sağlanacaktır. Uzun vadede projenin amacına ulaşmasıyla birlikte, enerjinin sağlanamayacağı alanlarda da kullanım potansiyeli oluşturabilmesi için bir güneş pili bileşeni ile birleştirildiğinde kendi kendine şarj yeteneği araştırmaları yapılacaktır.
Özet (Çeviri)
New supercapacitor technology, which offers significant potential for development in energy storage, has potential for revolutionary future energy applications. Supercapacitors, also known as ultracapacitors or high-power-density electrochemical capacitors, are governed by fundamental equations similar to traditional capacitors, but they utilize larger surface area electrodes and thinner dielectrics to achieve higher capacitances. This allows for greater energy density than traditional capacitors and greater power density than batteries. Therefore, it's clear that supercapacitors could become an attractive power solution for a growing number of applications. Turkey, with its companies affiliated with the Turkish Armed Forces (TAF), is conducting significant research in this field, which occupies a significant place in the defense industry R&D efforts of major countries. Research in the field of electrical energy storage has gained significant importance in recent years due to the needs of unarmed defense vehicles, such as sensors. Additionally, international universities are conducting revolutionary research in the fields of healthcare and hybrid vehicles. However, energy storage devices such as capacitors, batteries, and supercapacitors remain restrictive for many portable, ingestible, stretchable, or wearable technologies due to their large size, weight, and inelasticity. Textiles produced by weaving elastic, high-power, and high-energy-density supercapacitor yarns, bonded together in desired circuit shapes, are intended for use in the defense industry, medical applications, hybrid vehicles, and other sectors. For this purpose, a new and elastic poly(3,4 ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)-polyacrylonitrile (PEDOT: PSS-PAN)/Ni cotton (PNF/NiC) capacitor yarn will be produced. Polyacrylonitrile (PAN) nanofibers will be wound around a core Ni-coated yarn using electrospinning. PEDOT:PSS nanoparticles will be deposited onto PAN nanofibers via in situ polymerization to form PNF/NiC yarn. The PNF/NiC yarn, used as positive and negative electrodes, will be wetted with a PVA/H_3PO_4 solution as an electrolyte gel, solidified at room temperature, and then spun together to form an elastic supercapacitor yarn with energy storage properties. Furthermore, these low-cost yarns are expected to be ideal energy storage devices for next-generation elastic, woven electrotextile products, where they can be connected in series and parallel and used in fabric production for various needs, such as apparel, industrial applications, camouflage, and protection. The structure and morphology of the supercapacitor filaments will be characterized using SEM (Scanning Electron Microscope), and pore size and pore size distribution will be determined using nitrogen adsorption data using BJH (Barret-Joyner-Halenda) stress-strain tests and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Electrochemical characterization tests include cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy, galvanostatic charge-discharge tests, bending, and cyclic stability tests. These studies will develop low-cost production methods to produce a supercapacitor filament with high power, high energy density, and resistance to external influences. This will make significant contributions to fields such as defense, medical, and transportation technologies in Turkey. In the long term, once the project achieves its objectives, self-charging capability will be investigated when combined with a solar cell component, potentially creating potential applications in areas where energy is not readily available.
Benzer Tezler
- Vakumlu mikrodalga kurutucu ile portakalın kurutulması ve optimizasyonu
Drying and optimization of orange with a vacuum microwave dryer
NESLİHAN KEÇELİ
Doktora
Türkçe
2025
Gıda MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN KOLA
DOÇ. DR. HAMZA BOZKIR
- PEM yakıt hücrelerinde kullanılan anot katalizörünün sentezi, karakterizasyonu ve hücre performansına etkisinin incelenmesi
Investigation of the synthesis, characterization, and effect on cell performance of anode catalyst used in PEM fuel cells
SERKAN KARADENİZ
Doktora
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEZİHE AYAS
- Farklı bitkisel atık ekstraktlarıyla yapılan kaplama ve emdirme işlemlerinin güç tutuşurluk üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of effects of coating and impregnation processes with different vegetable extracts on flame retardancy
FEHMİ ÇAĞLAR BALABAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiTekirdağ Namık Kemal ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLIHAN KORUYUCU
- Targeting and activation of antigen specific CD8+ T cells with peptide-major histocompatibility complex I tetramers
Peptit-majör histokompatibilite kompleks I tetramerleri ile antijen spesifik CD8+ T hücrelerin hedeflenmesi ve aktivasyonu
ŞAFAK CEREN USLU ŞIVGIN
Doktora
İngilizce
2025
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiTemel Onkoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE CANPINAR
- Forecasting for bioethanol production in Turkey
Türkiye'de biyoetanol üretimi için öngörü
EZGİ BAYRAKDAR ATEŞ
Doktora
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. FİLİZ KARAOSMANOĞLU