Nanokarbon elektrot ve polimer jel elektrolit tabanlı süperkapasitörler
Supercapacitors based on nanocarbon electrode and polymer jel electrolyte
Yazar: ŞİRİN SIYAHJANI GÜLTEKİN
Danışman: PROF. DR. CANAN VARLIKLI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Enerji depolama = Energy storage ; Karbon elektrot = Carbon electrode

Özet:
Tez kapsamında, elektrokimyasal çift tabaka kapasitörlerin (EDLC) bileşenleri olan, elektrolit ve elektrot malzemelerinin geliştirilmesi, EDLC aygıt hazırlanması ve karakterizasyonları yapılmıştır. Elektrolit olarak, yeni tür eterik ve/veya allilik gruplarla fonksiyonlandırılmış iyonik sıvı-polimer temelli jel polimer elektrolitler (GPE) geliştirilmiştir. Kullanılan IL`ların katyonlarına bağlı eterik ve/veya allilik yan grupların, film fazında iyonik iletkenlik ve elektrokimyasal kararlılığa etkileri; EDLC aygıtta ise çalışma gerilimi, ESR, kapasitans ve enerji yoğunluğuna etkileri incelenmiştir. 
 Ayrıca, karbon nano malzemeler (tek duvarlı karbon nano tüp (SWCNT) ve indirgenmiş grafen oksit (RGO)) içeren elektrotlar farklı teknikler kullanılarak hazırlanmıştır. Çeşitli teknikler (vakum filtrasyon ve fırça ile kaplama) kullanılarak, CNT ve RGO türevi elektrotlar hazırlanmış; daha sonra ise hem kaplama tekniğinin hem de yüzey alanı ve gözenek boyutu gibi malzemenin fiziksel yapısının EDLC aygıtın ESR ve kapasitansı üzerine etkileri incelenmiştir. 
Son olarak, elde edilen her bir elektrolit ve elektrot, malzemenin sandviç geometride EDLC aygıt hazırlanmıştır. Bu aygıtlar, döngüsel voltammetri, empedans spektroskopisi ve şarj-deşarj teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir ve performans analizleri yapılmıştır. Bununla birlikte, tüm aygıtların güç ve enerji yoğunluğu değerleri hesaplanmış, performansları birbirleriyle ve literatürdeki benzer sistemlerle karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In this thesis, development of new electrolyte and electrode materials for Electrochemical Double Layer Capacitors (EDLC), preparation and performance analysis of EDLC devices with those components have been carried out. Etheric and/or allylic-group-functionalized ionic liquid and dielectric polymers have been used to obtain GPEs. Effects of etheric and allylic groups of Cations on ionic conduction and electrochemical stability of GPE films and working voltage, ESR, capacitance and energy density of EDLC devices have been investigated.  
 Furthermore, new electrodes have been prepared by using carbon nano materials (single walled carbon nanotube (SWCNT) and reduced graphene oxide (RGO)). Effects of preparation method, surface area and pore size for electrodes on ESR and capacitance values of EDLC devices have been investigated.  
Finally, EDLC devices have been fabricated with each electrolyte and electrode materials prepared and characterized previously. All EDLC devices have been tested and analysed by using cyclic voltammetry, electrochemical impedance analysis and charge-discharge analysis. In addition to these, power and energy density of each devices have been calculated by using corresponded equations and performance of all devices have been compared with each other and similar structures in the literature.