Yüksek performanslı hibrit enerji depolama platformları için akıllı elektrot malzemelerin geliştirilmesi
Development of smart electrode materials for high performance hybrid energy storage platforms
- Tez No: 730170
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNEM ORTABOY SEZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Akıllı tekstil, Enerji depolama sistemi, Grafen oksit, Hibrit enerji, Kondansatör, Kükürt, Nanokompozitler, İletken polimerler, Smart textile, Energy storage system, Graphene oxide, Hybrid energy, Capacitor, Sulfur, Nanocomposites, Conducting polymers
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fiziksel Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Süper kapasitörler, hızlı şarj kabiliyetleri, uzun çevrim ömürleri ve çevre dostu olmaları ile karakterize edilen alternatif enerji depolama sistemleridir. Bu enerji sistemlerini tasarlamak için verimli, ucuz, hedeflenen amaca yönelik, yüksek yüzey alanına sahip, ölçeklenebilir elektrotların geliştirilmesi, içinde bulunduğumuz dönemin en dikkat çekici konuları arasında yer almaktadır. Bu tezde, lityum iyon piller, elektrokimyasal kapasitörler ve fotovoltaik piller gibi enerji depolama ve dönüştürme sistemlerinde kullanılabilecek esnek, bükülebilir, yüksek elektrokimyasal performans gösteren, hafif elektrotlar sentezlenmiştir. Tez kapsamında, tek aşamalı hidrotermal ve kimyasal biriktirme teknikleri ile sekiz farklı nanokompozit temelli tekstil elektrot üretilmiştir. Üretilen elektrotlar, her bir bileşenin sinerjik etkisi sayesinde, maksimum verim sağlamak için farklı katkılama ajanları içeren MoS2, PANI, rGO üçlü kompozitler kullanılarak geliştirilmiştir. Üretilen elektrotlar, yüzey morfolojileri, kimyasal yapıları ve bileşimleri aydınlatmak için XRD, DRIFT ve SEM teknikleri ile incelenmiştir. Üretilen elektrotların alansal ve spesifik kapasitansları, şarj-deşarj profilleri, döngüsel kararlılıkları ve empedans özellikleri elektrokimyasal tekniklerle analiz edilmiştir. Hazırlanan süperkapasitörler, yüksek bir çalışma potansiyel aralığı (1.85 V - 2.35 V), dikkate değer bir enerji yoğunluğu (367 Whkg-1 ile 74 Whkg-1 arasında) ve son derece yüksek güç yoğunluğu (136 kWkg-1 ve 5 kWkg-1) sergilemiştir. Ayrıca, her bir süper kapasitör 0,5 M Na2SO4 elektroliti içinde, 2 Vs-1 tarama hızında alınan 10000 çevrim sonrasında %95'ten daha yüksek, mükemmel bir şarj/deşarj çevrim performansı göstermiştir. Elektrokimyasal sonuçlar, üretilen elektrotların, yeni nesil giyilebilir elektronik teknolojisi için büyük uygulama potansiyeli sağlayan, yüksek çalışma potansiyeline ve mükemmel döngüsel kararlılığa sahip olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors are alternative energy storage systems that are characterized by fast charging ability, long cycle life, and environmental friendliness. To design these energy systems, the development of efficient, inexpensive, scalable electrodes with high surface area for the targeted purpose is among the most striking issues in the current period. This thesis aims to synthesize flexible, bendable, light-weight electrodes, showing high electrochemical performances, that can be used in energy storage and conversion systems such as lithium-ion batteries, electrochemical capacitors, and photovoltaic batteries. Within the scope of the thesis, eight different nanocomposite-based textile electrodes were produced by one-pot hydrothermal and electroless deposition techniques. The fabricated electrodes have been developed using MoS2, PANI, rGO ternary composites containing different doping agents to obtain maximum benefits thanks to the synergistic effect of individual components. The produced electrodes have been investigated by XRD, DRIFT, and SEM techniques to clarify the surface morphology, chemical structure, and composition. Areal and specific capacitances, charge-discharge profiles, cyclic stability, and impedance characteristics of produced electrodes have been analyzed by electrochemical techniques. The prepared supercapacitors exhibit a high operational potential window (1.85 V - 2.35 V) remarkable energy density (between 367 Whkg-1 and 74 Whkg-1 ) and extremely high power density (136 kWkg-1 and 5 kWkg-1). Furthermore, each supercapacitor showed an excellent charge/discharge cycling performance in 0.5 M Na2SO4 electrolyte at a scan rate of 2 Vs−1, with capacitance retention higher than 95% after 10000 cycles. The electrochemical results have shown that the produced electrodes have high operational potential and excellent cyclic stability which enable the great application potential for next-generation wearable electronics technology.
Benzer Tezler
- Elektrikli otobüsler için hibrit enerji depolama sistemlerinin genetik algoritma ile optimizasyonu
Optimization of hybrid energy storage systems for electric buses with genetic algorithm
SEDA SAVAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Design and manufacturing of dimensionally controlled graphene based hybrid structures by core-shell electrospinning for energy storage systems
Enerji depolama sistemleri için çekirdek-kabuk yapılı elektrodokuma yöntemi ile boyutsal kontrollü grafen tabanlı hibrit yapıların tasarımı ve üretimi
LEILA HAGHIGHI POUDEH
Doktora
İngilizce
2018
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET YILDIZ
DOÇ. DR. BURCU SANER OKAN
- Development of new generation, high performance polypropylene composites
Yeni nesil, yüksek performanslı polipropilen kompozitlerin geliştirilmesi
ORKUN KAYMAKÇI
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSELİ UYANIK
- Sodyum iyon piller için karbon takviyeli yenilikçi katot elektrotların sentezi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and investigation of electrochemical properties of carbon reinforced innovative cathode electrode for sodium ion batteries
AYŞENUR ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER
- Nominal capacity calculation for lithium-ion batteries with advanced algorithms
Lityum-iyon bataryalarda gelişmiş yöntemlerle batarya güncel kapasite kestirimi
HARUN NALBANT
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN GÖKAŞAN