Mikron Altı Boyutlarda Küresel Karbon Partiküllerin Sentezi Ve Süperkapasitör Elektrotlarında Kullanımı


Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2017

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: Nilüfer Yıldırım

Danışman: MUZAFFER BALBAŞI

Özet:

Gittikçe artan enerji tüketimiyle birlikte geleneksel enerji kaynaklarının hızla tükendiği günümüzde yenilenebilir enerji kaynakları ve enerjinin depolanarak kullanıldığı sistemler fazlasıyla öne çıkmıştır. Bunun yanısıra, mevcut enerji kaynakları ve yenilenebilir enerji kaynaklarının daha verimli kullanılması, maliyetlerin azaltılması ve ihtiyaç anında kullanım gereksinimi, enerjinin depolanarak kullanılmasını zorunlu hale getirmiştir. Konvansiyonel kapasitörler ve bataryalar gibi elektrokimyasal enerji depolama sistemleri arasında yer alan süperkapasitörler yüksek güç yoğunlukları, depoladıkları enerjiyi çok kısa sürede salabilme, uzun servis ömrü, çevre dostu ve kararlı yapıları ile bir çok uygulamada önemli bir rol üstlenmiştir. Elektrokimyasal çift tabakalı kapasitör (EDLC) olarak da adlandırılan süperkapasitörler, yüksek yüzey alanına sahip gözenekli elektrotlar üzerinde elektrolit içindeki iyonların adsorbsiyonuyla enerjiyi depolamaktadır. Hücre tasarımı, elektrolit, elektrot yüzey alanı, gözenek yapısı, akım kollektörleri, seperatör, çalışma voltajı gibi pek çok faktör içinde, yüksek yüzey alanı ve elektrolit süperkapasitör performansını belirleyen anahtar parametrelerdir. Bu çalışmada solvotermal sentez yöntemi ile elde edilen mikron altı karbon küreler (% 10) aktif karbon (%80) ve PTFE (%10)ile harmanlanarak süperkapasitör elektrot malzemesi olarak kullanılmıştır. Elektrokimyasal testler 1,0 M H2SO4'ün sıvı ve jel formları içinde gerçekleştirilmiştir. Çevrimli voltametri, galvanostatik şarj/deşarj yöntemi ve self deşarj yöntemi ile elde edilen veriler spesifik kapasitans, spesifik güç, spesifik enerji ve kulombik verim değerlerinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Sonuçlar, elektrot yüzeylerinde faradayik reaksiyonların meydana gelmediğini ve solvotermal yöntemle elde edilen mikron altı kürelerin elektrot bileşeni olarak grafit yerine kullanılabileceğini göstermiştir. Düşük akım yoğunluklarında elektrolitin sıvı ve jel formları içinde spesifik kapasitans değerleri sırasıyle 103 F/g ve 104 F/g , yüksek akım yoğunluklarında ise 92 F/g ve 87 F/g olarak belirlenmiştir. 0,5 V doygunluk potansiyelinde süperkapasitör jel formundaki elektrolit içinde sıvı formundakine göre % 30 daha iyi self-deşarj özelliği sergilemiştir.