Bazı metal oksit
grafen temelli malzemelerin süperkapasitör uygulamaları / Supercapacitor applications of some metal / graphene based materials
Yazar: FATİH NACAK
Danışman: PROF. DR. MURAT ATEŞ
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry
Dizin: Enerji depolama sistemi = Energy storage system ; Eşdeğer devre = Equivalent circuit ; Fizikokimya = Physical chemistry ; Süperkapasitör = Supercapacitor ; İletken polimerler = Conducting polymers

Özet:
Günümüzde süperkapasitörler enerji depolamada önem kazandı. Süperkapasitörler, geleneksel kapasitörlere nazaran daha yüksek güç ve enerji yoğunluğuna sahiptir ve onlardan daha uzun ömürlüdür. Süperkapasitör elektrot malzemeleri yüzey alanı yüksek karbonlar, geçiş metal oksitler ve iletken polimerler arasından seçilebilir. Tez çalışmasında yeni nanokompozitlerin sentezlenmesi ve sentezlenen nanokompozitlerin yüksek elektrokimyasal performansa sahip süperkapasitör cihazlarının geliştirilmesi amaçlanmıştır. NiO, MnO2, Co3O4, GO, rGO, PANI, rGO/NiO, rGO/MnO2, rGO/Co3O4, rGO/NiO/PANI, rGO/MnO2/PANI, rGO/Co3O4/PANI malzemeleri eşdeğer devre sistemleri üzerinde uygulanabilirliğini göstermek amacı ile sentezlenmiştir. Sentezlenen malzemeler SEM-EDX, FTIR-ATR, termal gravimetrik analiz (TGA-DTA), 4-nokta prob katı iletkenlik ölçümleri, yüzey analizi (BET) ve Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) gibi çeşitli yöntemler kullanılarak karakterize edilmiştir. Sentezlenen elektroaktif malzemelerden süperkapasitör cihazlar yapılarak elektrokimsayal performansları döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj/deşarj (GCD), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EES) methodları ile elektrokimyasal performans testleri gerçekleştirilmiştir. ZSimpWin 3.22 devre simülasyon programı ile teorik ve deneysel EES verilerinden MnO2 ve NiO bazlı malzemeler için merdiven devresi [R1(C1(R2(C2(R2(C3R3))))] ve Co3O4 bazlı malzemeler için [R1(C1(R2(C2R3)))] devre analizleri kullanılmıştır.

Abstract:
Nowadays, supercapacitors have gained importance in energy storage. It has higher power and energy density and longer life cycle than conventional capacitors. Supercapacitor electrode materials are chosen from carbonaous materials with high surface area, transition metal oxides, and conductive polymers. In this thesis, it is aimed to synthesize new nanocomposites and to develop supercapacitor devices with superior electrochemical performances. NiO, MnO2, Co3O4, GO, rGO, PANI, rGO/NiO, rGO/MnO2, rGO/Co3O4, rGO/NiO/PANI, rGO/MnO2/PANI, rGO/Co3O4/PANI materials were synthesized to show the applicability on equivalent circuits. The synthesized materials were characterized by various methods, such as SEM-EDX, FTIR-ATR, thermal gravimetric analysis (TGA-DTA), 4-point probe solid conductivity measurements, surface analysis (BET) and Atomic force microscopy (AFM). Electrochemical performances of supercapacitor devices were measured by various methods, such as cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge/discharge (GCD), electrochemical impedance spectroscopy (EIS). MnO2 and NiO based materials were tested by ladder equivalent circuit model [R1(C1(R2(C2(R2(C3R3))))]. However, Co3O4 based materials were tested by circuit model [R1(C1(R2(C2R3)))] using ZSimpWin 3.22 simulation programme.