Çeşitli atıklardan elde edilen karbonun, tekstil üzerine uygulanarak, enerji teknolojilerinde ve elektriksel iletkenlik isteyen diğer uygulamalarda kullanımının araştırılması
Research of applying carbon derived from various wastes on textiles, their use in energy technologies, and applications requiring electrical conductivity
Yazar: SEMA SERT
Danışman: PROF. DR. AYŞEGÜL KÖRLÜ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Enerji Teknolojisi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Artan dünya nüfusu ve yanlış tüketim alışkanlıklarının neden olduğu sorunların çözümü için araştırma ve üretim süreçlerinin minimum enerji, su ve atıkla tasarlanması giderek daha çok önem kazanmaktadır. Bu açıdan bakıldığında, yeşil metriklerin sunumu, araştırmacıları ve üreticileri karşılaştırılabilir bir platformda daha çevre dostu süreçler ve malzemeler bulmaya teşvik edebilir. Bu nedenle, bu çalışmada, Proses Verimlilik Faktörü (PEF) ve eko-küp (eco-cube) kavramları yeşil metrikler kategorisinde ilk kez literatüre sunulmaktadır. PEF'e ek olarak, bu konuların önemine dikkat çekmek için Spesifik Enerji, Proses Kütle Yoğunluğu (PMI), spesifik ekranlama etkinliği (SSE) ve kalınlık başına SSE (SSE/t) değerleri de sunulmaktadır. Bu çalışma sırasında, yeşil mühendislik bakış açısıyla geliştirilen yaklaşım, öz-gaz, öz-buhar kullanılarak mikrodalgada tek adımlı ıslak karbonizasyon-aktivasyon olarak tanımlanabilir. Elde edilen ürünler, Raman, XRD, FT-IR, XPS, CHNS, TGA, SEM, BET analizleri yapılarak karakterize edilmiştir. Sülfürik asit ve mikrodalga son işleminin gözenek yapısı, iletkenlik ve elektromagnetik ekranlama etkinliği üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Karbonize edilmiş dokusuz kumaş ve kenevir, 20-30 dB aralığında EMI etkinliğine sahiptir, bu da 1-6 GHz'de yaklaşık %99,9 koruma seviyesi anlamına gelmektedir. Bu yöntemle üretilen aktif karbonlar, elektrik iletkenliği gerektiren çeşitli uygulamalarda, yeşil binalarda veya takviye edici kompozitlerde kullanılabilir.

Abstract:
It is getting more crucial to design research and production processes with minimum energy, water, and waste to solve the problems caused by the increasing world population and improper consumption habits. From this point of view, the presentation of green metrics may encourage researchers and producers to find more environmentally friendly processes and materials in a comparable platform. Process Efficiency Factor (PEF) and eco-cube concepts are presented in the literature for the first time in the green metric's category. In addition to PEF, Specific Energy, Process Mass Intensity (PMI), Specific Shielding Effectiveness (SSE), and SSE per thickness (SSE/t) are presented to draw attention to the importance of these issues. The approach developed during this study from a green engineering perspective can be described as one-step wet carbonization-activation in microwave using self-gas, self-steam. The obtained products were characterized by Raman, XRD, FT-IR, XPS, CHNS, TGA, SEM, BET analyzes. The effects of sulphuric acid, microwave post-treatment on pore structure, conductivity and shielding effectiveness were analysed. Carbonised nonwoven and hemp both have a 20-30 dB range of EMI effectiveness which means nearly % 99.9 shielding level at 1-6 GHz. Activated carbons produced by this method can be used various applications that need electrical conductivity in green buildings or in reinforcing composites.