Metal oxide and 2d material electrodes for next-generationsupercapacitor: ZNO and mxene
Yeni nesil süperkapasıtor için metal oksit ve 2-boyutlu malzemeelektrotları: Çinko oksit ve mxene
- Tez No: 778255
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE ERDEM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Enerji, Chemistry, Energy
- Anahtar Kelimeler: Elektron paramanyetik rezonan, Enerji depolama, Nanotel, Süperkapasitör, Çinko oksit, Electron paramagnetic resonance, Energy storage, Nanowire, Supercapacitor, Zinc oxide
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Süperkapasitörler sahip oldukları hızlı şarj-deşarj, uzun raf ömrü ve gelişmiş döngüsel stabilite gibi sahip olduğu avantajlardan dolayı diğer enerji depolama cihazlarına oranla fazlaca ilgi görmektedir. Bu tezde mangan katkılı çinko oksit nanotel, bakır katkılı çinko oksit nanoparçacıklar ve kobalt katkılı nanoparçacıklar birincil elektrot malzemesi olarak, MXene de ikincil elektrot malzemesi olarak yüksek performanslı süperkapasitör cihazı geliştirilmesinde kullanılmıştır. Kullanılan elektrot malzemelerinin sentezleri; yapısal, elektronik, optik ve elektrokimyasal analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Geçiş metal katkılı çinko oksitler yapılarında kendinden sahip oldukları ve sonradan dış kaynaklı oluşan yapısal kusurlara sahiptir ve bu hatalar elektron paramanyetik rezonans spektroskopisi (EPR) ve fotolüminisans spektroskopi ile analiz edilmiştir. Bahsi geçen yapısal kusurların varlığının süperkapasitör bilesenleri arasındaki sinerjik etkileşimi arttırdığı ve elde edilen süperkapasitörün performansını geliştirdiği gözlemlenmiştir. MXene malzemelerinin sahip olduğu yüksek iletkenlik ve geniş yüzey alanı, MXene malzemelerinin ikinci elektrot olarak geçiş metal katkılı çinko oksit ile karşılıklı kullanılması, süperkapasitörün performansını ileri seviyede arttırmıştır. Üretilen süperkapasitörün elektrokimyasal özellikleri döngüsel voltametre, empedans spektroskopisi ve galvanostatik şarj-deşarj yöntemleri ile ölçüldüğünde kayda değer sonuçlar elde edilmiştir. Spesifik kapasitans değeri olarak 151 F/g, enerji yoğunluğu olarak 84 Wh/kg ve güç yoğunluğu olarak 75 kW/kg oldukça yüksek değerler olarak ölçülmüştür.
Özet (Çeviri)
Supercapacitors are gaining tremendous attention as energy storage devices for the benefits these devices can offer, like fast charge-discharge, high shelf life, and improved cyclic stability compared to other energy storage devices. Here in, we report the development of high-performance supercapacitor devices by using manganese-doped Zinc oxide nanowires (Mn-ZnO NWs), copper-doped zinc oxide nanoparticles (Cu-ZnO NPs), and cobalt doped Zinc Oxide nanoparticles (CoZnONPs)) as one electrode and MXene as the second electrode material. The synthesis of all the electrode materials is presented along with the structural, electronic, optical, and electrochemical analyses. Transitional metal doped ZnO (TM-ZnO) possess competing effects of intrinsic and extrinsic defect signals, which were analyzed by Electron paramagnetic resonance spectroscopy (EPR) and photoluminescence spectroscopy (PL), the presence of these defects increases the overall synergy between the components of supercapacitor device which leads to enhanced performance of our supercapacitor. TM-ZnO samples when used in combination with MXene as a second electrode, increased the performance of supercapacitors even further as MXene offered high conductivity and high surface area. The electrochemical result of the assembled supercapacitor when measured by techniques like cyclic voltammetry, impedance spectroscopy, and galvanostatic charge-discharge showed some encouraging results. The highest performance value for a supercapacitor was obtained to be 151 F/g specific capacitance with 84 Wh/kg energy density and a power density of 75 kW/kg.
Benzer Tezler
- Syntheses, characterizations, and device fabrications of organic molecules for energy storage devices
Enerji depolama cihazlarında kullanılmak üzere organik moleküllerin sentezi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
SEBAHAT TOPAL
- Ni/ZnO nanokompozit partiküllerinin ultrasonik sprey piroliz tekniğiyle üretimi
Production of Ni/ZnO nanocomposite particles via ultrasonic spray pyrolysis (USP) method
İLAYDA KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Lityum-sülfür piller için mxene katkılı sülfür katotların geliştirilmesi
Development of mxene-sulphur cathodes for lithium sulphur batteries
ÖZGE DELİKANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- The preparation and characterization of samples of glass electrolyte for lithium/sodium-ion batteries
Lityum/sodyum-iyon bataryalar için cam elektrolit örneklerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
MURAT ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET TUNCER ERCİYES
- Yenilikçi NFA-SiO2/C elektrot bileşenleri ile tam hücre lityum iyon pillerin geliştirilmesi
Development of full-cell lithium-ion batteries with innovative NFA-SiO2/C electrode components
MUSTAFA MAHMUT SİNGİL
Doktora
Türkçe
2025
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER