Jel yöntemi ile metal borürlerin üretimi, karakterizasyonu ve süperkapasitör uygulamaları
Fabrication and characterization of metal borides by gel method and their supercapacitor applications
Yazar: SAİT ALTUN
Danışman: PROF. DR. HASAN GÖÇMEZ
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Günümüzde fosil yakıtlarının yanı sıra yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımının hızla artması, farklı enerji depolama teknolojilerine duyulan ihtiyacı da dolaylı olarak arttırmaya başlamıştır. Süperkapasitörler sahip oldukları yüksek güç yoğunlukları, hızlı şarj deşarj kabiliyetleri ve çevrim ömürlerinin uzun olması sayesinde yeni nesil enerji depolama teknolojileri olarak büyük potansiyele sahiptirler. Süperkapasitörlerin sahip oldukları en önemli dezavantaj ise düşük enerji yoğunlukları olarak karşımıza çıkmaktadır. Enerji yoğunluğunu arttırmak amacı ile yeni elektrot malzemelerin kullanımı günümüz araştırmacıları tarafından fazlasıyla çalışılan bir konu haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında elektrot malzemesi olarak metal borürlerin kullanımı hedeflenmiş ve bu doğrultuda jel metodu ile TiB2, ZrB2 ve CaB6 tozları sentezlenerek, XRD, SEM, TEM, FTIR ve EPR yöntemleri ile karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen tozlar süperkapasitör uygulamalarında hem simetrik hem de asimetrik sistemlerde 2 elektrot sistemi kullanılarak değerlendirilmiş, Simetrik sistemlerde metal borürlerin performansları CV, PEIS ve GCPL gibi elektrokimyasal karakterizasyon teknikleri kullanılarak araştırılmıştır. Bunun yanında Grafit, Aktif Karbon ve Çok tabakalı karbon nanotüp kullanılarak hazırlanan asimetrik sistemlerde aynı yöntemlerle elektrokimyasal karakterizasyonları gerçekleştirilmiş ve karbon kaynaklarının metal borürlerin elektrot performansları üzerine etkisi incelenmiştir.

Abstract:
Today, the rapid growth in the use of renewable energy sources as well as fossil fuels has indirectly increased the need for different energy storage technologies. Supercapacitors, with their high power density, fast charge-discharge capabilities, and long cycle lives, have great potential as next-generation energy storage technologies. However, the most significant drawback of supercapacitors is their low energy density. In order to increase energy density, researchers have studied the use of new electrode materials extensively. In this thesis, it was aimed to use metal borides as electrode materials such as TiB2, ZrB2, and CaB6 powders were synthesized with the gel method, and their characterization was carried out with XRD, SEM, TEM, FTIR, and EPR methods. The obtained powders were evaluated using 2 electrode systems in both symmetrical and asymmetrical systems in supercapacitor applications, and the performances of metal borides in symmetrical systems were investigated using electrochemical characterization techniques such as CV, PEIS and GCPL. In addition, electrochemical characterizations were performed with the same methods in asymmetric systems prepared using Graphite, Activated Carbon and Multilayer Carbon nanotubes, and the effect of carbon sources on the electrode performance of metal borides was examined.