Yeni nesil karbon esaslı nanomalzemelerin üretimi, karakterizasyonu ve endüstriyel uygulaması
Manufacturing, characterization and industrial application of new generation carbon-based nanomaterials
- Tez No: 928748
- Danışmanlar: PROF. DR. İSKENDER IŞIK, PROF. DR. FATİH ŞEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kütahya Dumlupınar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Karbon esaslı nanomalzemeler, enerji depolama ve dönüşüm sistemlerinde geniş yüzey alanı, yüksek iletkenlik gibi özellikleriyle dikkat çekmektedir. Çevre dostu olmaları ve maliyet avantajları, bu malzemelerin fosil yakıtlara alternatif olarak görülmelerini sağlamaktadır. Bu çalışmada, Modifiye Hummers, Ark-Deşarj (Arc-Dis) ve sodyum perkarbonat (SPC) yöntemleri kullanılarak karbon esaslı nanomalzeme olarak düşük katmanlı grafen (LLG) ve Pt nanoparçacık sentezi yapılmıştır. Üretilen LLG'nin, XRD analizi sonucunda Debye Schererr formülüne göre partikül boyutu yaklaşık olarak 31.74 nm olarak hesaplanmıştır ve Raman analizinde 7–8 katmanlı yapısı doğrulanmıştır. Elde edilen bu grafen, doğrudan metanol yakıt hücreleri (DMYH) için Pt nanopartiküllerin üretiminde kullanılmıştır. DMYH'ler için Pt@LLG ve Pt katalizörleri, metanol oksidasyonunda sırasıyla 57,73 ve 21,45 mA/cm² akım değerlerinin elde edilmesini sağlamıştır. Ayrıca, Arc-Dis yöntemiyle üretilen grafen ile polianilin (PANI) ve Pt nanopartikülleri kullanılarak kompozit bir yapı (PtPANI@Grafen) tasarlanmıştır. PtPANI@Grafen katalizörü ile metanol, etanol ve etilen glikol oksidasyonunda sırasıyla 72,55, 41,7 ve 42,38 mA/cm²'lik akım değerleri elde edilmiştir. Sonuçlar, elde edilen nanomalzemelerin doğrudan alkol yakıt hücreleri için etkili ve umut verici bir anot katalizörü olduğunu ortaya koymuştur. Üretilen malzemelerin maliyetleri değerlendirildiğinde, ciddi oranda bir ekonomik avantaja sahip oldukları söylenebilmektedir. Örneğin SPC ile üretilen grafenin üretim maliyetinin yaklaşık olarak 6 ₺, satış bedelinin ise yaklaşık olarak 4000-5000 ₺ olması beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
Carbon-based nanomaterials attract attention with their features such as large surface area and high conductivity in energy storage and conversion systems. Their environmental friendliness and cost advantages enable these materials to be seen as alternatives to fossil fuels. In this study, low-layer graphene (LLG) and Pt nanoparticles were synthesized as carbon-based nanomaterials using Modified Hummers, Arc-Discharge (Arc-Dis) and sodium percarbonate (SPC) methods. As a result of XRD analysis, the particle size of the produced LLG was calculated as approximately 31.74 nm according to the Debye Schererr formula, and its 7–8 layer structure was confirmed in Raman analysis. This resulting graphene was directly used in the production of Pt nanoparticles for methanol fuel cells (DMFC). For DMFCs, Pt@LLG and Pt catalysts enabled current values of 57.73 and 21.45 mA/cm², respectively, in methanol oxidation. Additionally, a composite structure (PtPANI@Graphene) was designed using graphene produced by the Arc-Dis method, polyaniline (PANI) and Pt nanoparticles. Current values of 72.55, 41.7 and 42.38 mA/cm² were obtained in methanol, ethanol and ethylene glycol oxidation with PtPANI@Graphene catalyst, respectively. The results revealed that the obtained nanomaterials are an effective and promising anode catalyst for direct alcohol fuel cells. When the costs of the materials produced are evaluated, it can be said that they have a significant economic advantage. For instance, the production cost of graphene produced with SPC is expected to be approximately 6 ₺ and the sales price is expected to be approximately 4000-5000 ₺.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of carbon nanomaterial(S) by hydrothermal carbonization of various wastes
Farklı atık türlerinin hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile karbon nanomalzemelerine sentezi ve karakterizasyonu
MONIKA SHARMA
Doktora
İngilizce
2025
Bilim ve TeknolojiSakarya ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİYE SUNA ERSES YAY
- Lityum iyon piller için üç boyutlu grafen/karbon nanotüp/silisyum nanokompozit anotların geliştirilmesi
Development of three-dimensional graphene/carbon nanotube/silicon nanocomposite anodes for lithium-ion batteries
SELİN DEMİRCİ
Doktora
Türkçe
2024
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Lityum iyon piller için Li22Si5 alaşımına KNT ve rGO ilavesi ile kompozit anotların geliştirilmesi ve performanslarının belirlenmesi
Development and performance determination of composite anodes by adding CNT and rGO to Li22Si5 alloy for lithium-ion batteries
ZÜLİYET ÇELİKBİLEK
Doktora
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriEskişehir Osmangazi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ANIK
- Grafen tabanlı nanodolgular ile güçlendirilmiş yeni nesil termoplastik kompozitlerin geliştirilmesi
Development of new generation thermoplastic composites reinforced by graphene based nanofillers
ELÇİN ÇAKAL SARAÇ
Doktora
Türkçe
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL AYDIN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU SANER OKAN
- Nano kristalin kalay grafen esaslı nano kompozit anot elektrotlarının üretimi ve Li-iyon pil uygulamaları
Production of nano crystalline tin-graphene based nano composite anode electrodes and Li-ion battery applications
ASLIHAN ERDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET OĞUZ GÜLER