Atık biyokütlelerden elde edilen aktif karbonların karakterizasyonu ve elektrokimyasal özellikleri
Characterization and electrochemical properties of activated carbons obtained from waste biomas
- Tez No: 762916
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET TABAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Aktif karbon, Enerji depolama, Kimyasal aktivasyon, Taramalı elektron mikroskobu, Activated carbon, Energy storage, Chemical activation, Scanning electron microscope
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sinop Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ekolojik nedenler ve artan talep sebepleriyle yenilenebilir enerji üretimi ve depolanması adına yapılan çalışmalar her geçen gün daha da artmaktadır. Enerji depolama sistemlerinin en önemli grubu olan Elektrokimyasal Çift Tabaka Kapasitörlerde (EDCL) aktif karbon temelli elektrotlar düşük maliyet ve yüksek yüzey alanı sebebiyle sıklıkla kullanılmaktadır. Genelde yüzey alanının artması ile birlikte aktif karbonların spesifik kapasitans değerleri artmaktadır. Ancak yüzey morfolojisi, yüzey kimyası ve gözenek boyut dağılımı gibi parametreler de kapasitif performans üzerinde oldukça belirleyicidir. Direk ve dolaylı aktivasyon işlemlerindeki deneysel parametreler (aktive edici oranı, aktivasyon süresi, sıcaklığı vb.) aktif karbonların bu özellikleri üzerinde etkilidir. Bu çalışmada sentezlenen aktif karbonlar, fındık kabukları ve kabak saplarının direk ve dolaylı aktivasyonu ile elde edilmiş ve bu aktif karbonların süperkapasitör uygulamaları için enerji depolama performansları birbiri ile kıyaslanmıştır. Farklı oranlarda biyokütle/H3PO4 çözeltisi kullanılarak [(1:1, 1:2, 1:4) (biyokütle:asit); (kütle:kütle)] inert azot gazı atmosferi ortamında kimyasal aktivasyon gerçekleşmiştir. Ürünlerin üç elektrotlu sistemde elektrot aktif maddesi olarak kullanılabilirliğini araştırmak adına; dönüşümlü voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve empedans spektroskopi (EIS) teknikleri ile elektrokimyasal performans testleri yapılmıştır. Yüksek performans gösteren numuneler, Brunauer, Emmett ve Teller (BET), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) analizleri ile karakterize edilmiştir. Aktif karbonlar içinde fındık kabuğunun direk aktivasyonu ile elde edilmiş [(1:4) (Aktif karbon:H3PO4)] numunesi için en yüksek spesifik kapasitans değeri 1000 mA/g akım yoğunluğunda 152,3 F/g olarak belirlenmiştir. Ayrıca bu numunenin BET yüzey alanı 908,0 m2/g olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Due to ecological reasons and increasing demand, studies on renewable energy production and storage are increasing day by day. Activated carbon-based electrodes are frequently used in Electrochemical Double Layer Capacitors (EDCL), the most important group of energy storage systems, due to their low cost and high surface area. In general, the specific capacitance values of activated carbons increase with the increase of the surface area. However, parameters such as surface morphology, surface chemistry and pore size distribution are also highly determinative on capacitive performance. Experimental parameters (activator rate, activation time, temperature, etc.) in direct and indirect activation processes are effective on these properties of activated carbons. In this study, the synthesized activated carbons were obtained by direct and indirect activation of hazelnut shells and pumpkin stems, and the energy storage performances of these activated carbons for supercapacitor applications were compared with each other. Using different ratios of biomass/H3PO4 solution [(1:1, 1:2, 1:4) (biomass:acid); (mass:mass)] chemical activation took place in an atmosphere of inert nitrogen gas. In order to investigate the usability of the products as electrode active material in the three-electrode system; Electrochemical performance tests were performed using cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD) and impedance spectroscopy (EIS) techniques. High-performing samples were characterized by Brunauer, Emmett and Teller (BET), scanning electron microscopy (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and transmission electron microscopy (TEM) analysis. The highest specific capacitance value for the [(1:4) (Activated carbon:H3PO4)] sample obtained by the direct activation of hazelnut shell in activated carbons was determined as 152.3 F/g at 1000 mA/g current density. In addition, the BET surface area of this sample was measured as 908.0 m2/g.
Benzer Tezler
- Atık biyokütle temelli aktif karbonların sentezi, karakterizasyonu ve enerji depolama özelliklerinin incelenmesi
Synthesis, characterization and investigation of the energy storage properties of waste biomass based activated carbons
MEHMET ALİ ÖZŞANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
KimyaSinop ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET TABAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞRUL YUMAK
- Biyokütleden elde edilen karbon malzemelerin perovskit güneş pili uygulamaları ve yaşam döngüsü değerlendirmesi
Biomass‑derived carbon materials for perovskite solar cells: synthesis, application, and life cycle assessment
GÖKÇEN GÖKÇELİ KAHVECİ
Doktora
Türkçe
2026
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Biyoatıklardan elde edilen aktif karbonlar ile sulu çözeltilerden amoksisilin adsorpsiyonunun izoterm ve kinetik çalışmaları
Isotherm and kinetic studies of amoxicillin adsorption from aqueous solutions with activated carbons obtained from biowastes
BAHAR YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikMalatya Turgut Özal ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDAN AKSOĞAN KORKMAZ
- Lignoselülozik yapıdaki atık biyokütleden aktif karbon üretimi
Activeted carbon production from lignocellulosic waste biomass
SEMA ALKSERAVİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Kimya MühendisliğiFırat ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NESLİHAN DURANAY
- Co-digestion of sewage sludge and food waste in anaerobic membrane bioreactors: plant wide modelling to enhance energy recovery
Evsel atıksu arıtma tesisi çamurunun ve gıda atıklarının anaerobik membran biyoreaktörde birlikte çürütülmesi: enerji geri kazanımının arttırılması için tesis bazlı modelleme
SEDA NUR TÜRKÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA EVREN ERŞAHİN