KARBON NANOFİBER ESASLI HİBRİT ELEKTROTLARIN GELİŞTİRİLMESİ ve SÜPERKAPASİTÖR UYGULAMALARI
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Mühendislik Fakültesi, Kimya Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HAMİDE AYDIN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Selcan Karakuş
Eş Danışman: Ümran Kurtan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Enerji depolama, sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımını artırmak, enerji talebini dengelemek ve enerji sektöründe dönüşümü desteklemek için hayati bir öneme sahiptir. Faradaik veya Faradaik olmayan süreçler yoluyla enerji depolayan, elektrokimyasal kapasitörler olarak da bilinen süperkapasitörler, çeşitli uygulamalarda geleneksel enerji depolama sistemlerini tamamladıkları ve hatta bunların yerini alabildikleri için son zamanlarda popülerlik kazanmıştır. Süperkapasitörlerin performansı, her iki enerji depolama sürecini aynı anda kullanan yeni nanoparçacık içeren hibrit elektrotlar geliştirilerek önemli ölçüde artırılabilir. Tez kapsamında, süperkapasitörler için farklı hibrit karbon nanofiber (CNF) elektrot malzemeleri sentezlenmiştir. Bu malzemeler XRD, Raman, XPS, SEM, EDX, TEM ve BET teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. ZrO2, La2O2S, Nb2O5, Eu2O3 ve Gd2O3 nanoparçacıkları içeren heteroatom katkılanmış CNF esaslı hibrit elektrotlar ile hazırlanan simetrik süperkapasitör hücrelerinin elektrokimyasal performansları incelenmiştir. Sonuç olarak, optimize edilmiş CNF/ZrO2, CNF/La2O2S, CNF/Nb2O5, CNF/Eu2O3 ve CNF/Gd2O3 hibrit elektrot malzemeleri yüksek spesifik kapasite (Csp), yüksek spesifik enerji ve yüksek çevrim ömrü sağlamıştır. Özellikle CNF/Nb2O5-1 elektrot malzemesi 0-1,2 V potansiyel aralığında yüksek bir spesifik kapasite (200 F/g) ve yüksek spesifik enerji (300 W/kg spesifik güçte 10 Wh/kg) sağlamıştır. 10000 döngüden sonra bile kapasitansının %90'ını korumuştur. Elde edilen sonuçlara göre, bu hibrit elektrot malzemeleri, enerji depolama uygulamaları için süperkapasitörlerde yüksek bir kullanım potansiyeli sergilemiştir.