Investigation of kinetics and equilibrium characteristics of electrical double layer capacitors
Elektrik çift tabaka kapasitörlerinin kinetik ve denge özelliklerinin incelenmesi
- Tez No: 971870
- Danışmanlar: DOÇ. BETÜL URALCAN KILAVUZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde enerji depolama sistemlerine olan ihtiyaç, enerji verimliliğini artırmaya ve ölçeklenebilirliği geliştirmeye yönelik önemli yeniliklere öncülük etmiştir. Bu bağlamda, süperkapasitörler ve özellikle Elektrik Çift Tabaka Kapasitörleri (EDLC'ler), hem teorik hem de pratik açıdan büyük bir araştırma ve geliştirme potansiyeli sunmaktadır. Bu çalışmada, EDLC'lerin kinetik ve yapısal denge özellikleri, Moleküler Dinamik (MD) simülasyonları kullanılarak detaylı bir şekilde incelenmiştir. Araştırmada, gözenek boyutu (7.78 Å ve 14.75 Å), çözücü dipol momenti (0.91 D ile 6.18 D arasında) ve uygulanan voltaj (1 V ve 2 V) gibi parametrelerin performans üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Toplamda yirmi farklı sistem simüle edilerek bu parametrelerin EDLC'nin enerji ve güç yoğunluklarına olan etkisi analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, gözenek boyutu ve elektrot voltajının kapasitans ile karmaşık ve hassas bir ilişki içinde olduğunu göstermektedir. 14.75 Å gözenek boyutuna sahip sistemlerde, çözücü dipol momenti ile kapasitans arasında tutarlı ve pozitif bir ilişki gözlemlenmiştir. Ancak, dar gözenek boyutuna sahip sistemlerde (7.78 Å), bu ilişki 2.88 D'den yüksek dipol momentlerinde tersine dönmüş ve kapasitansın çözücü polaritesi ile karmaşık bir etkileşim içinde olduğu ortaya konmuştur. Buna ek olarak, gözenek içindeki elektrolit davranışları incelendiğinde, iyon dağılımlarında önemli farklılıklar gözlemlenmiştir. Dar gözenekler yoğun iyon tabakalaşması gösterirken, geniş gözenekler daha homojen bir iyon dağılımını desteklemiştir. Bu bulgular, EDLC'lerin performansını artırmak için gözenek boyutu, çözücü polaritesi ve uygulanan voltaj gibi yapısal ve elektrokimyasal parametrelerin dikkatli bir şekilde optimize edilmesi gerektiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
The growing demand for efficient and scalable energy storage solutions has driven significant advancements in supercapacitor technology. This study investigates the kinetic and structural equilibrium characteristics of Electrical Double-Layer Capacitors (EDLCs) using molecular dynamics (MD) simulations to examine the effects of pore size, solvent dipole moment, and applied voltage on their performance. Twenty distinct systems were designed by combining two pore sizes (7.78 Å and 14.75 Å), five solvent dipole moments (ranging from 0.91 D to 6.18 D), and two applied voltages (1 V and 2 V). The objective is to elucidate how these parameters interact to optimize the energy and power densities of EDLCs. The results indicate a complex and sensitive relationship between pore size, electrode voltage, and capacitance. For systems with a 14.75 Å pore size, a positive correlation was observed between solvent dipole moment and capacitance across all dipole moments. However, in narrower pores (7.78 Å), this correlation reversed beyond a dipole moment of 2.88 D, revealing a nuanced dependence of capacitance on solvent polarity. Additionally, electrolyte behavior within the pores exhibited distinct spatial distributions: narrower pores led to denser ion layering, whereas wider pores facilitated more uniform ion dispersal. These findings provide deeper insights into EDLC dynamics, offering valuable guidelines for optimizing the design of next-generation supercapacitors.
Benzer Tezler
- Floresans yaşam zamanı kullanarak polimerik jellerin şişme mekanizmalarının incelenmesi
Investigation of swelling mechanisms of polymeric gels by using fluorescence lifetime
MATEM ERDOĞAN
Doktora
Türkçe
2003
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER PEKCAN
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN
- Soğutucularda kullanılan tek silindirli pistonlu kompresörlerin dinamik ve akustik analizi
Başlık çevirisi yok
HALUK EROL
- pH'a duyarlı poli(vinil eter) bazlı amfifilik hidrojellerden protein salım kinetiğinin incelenmesi
Investigation of protein release kinetics of pH-sensitive poly(vinyl ether) based amphiphilic hydrogels
DİDEHAN KESGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Amarant ve nohut unu ile zenginleştirilmiş kek üretiminde ultrason etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of ultrasound in the production of cake enriched with amaranth and chickpea flour
ZANA KARABOĞA
Doktora
Türkçe
2026
Gıda MühendisliğiHarran ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ YILDIRIM