Süperkapasitör uygulamaları için polianilin/metal oksit elektrotlarının hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of polyaniline/metal oxide electrodes for supercapacitor applications
Yazar: PERİHAN YILMAZ ERDOĞAN
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ZENGİN ; DOÇ. DR. ABDULCABBAR YAVUZ
Gaziantep Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Giyilebilir teknolojik ürünlerin kullanımında esneklik önemli bir paramatredir. Bu tip teknolojilerin kullanımında enerji depolama sistemlerinin de esnek olması gerekir. Bu tezin motivasyonu, yüksek enerji yoğunluğuna ve güç yoğunluğuna sahip esnek enerji depolama malzemelerinin kolay ve ucuz bir şekilde oluşturulmasının araştırılmasıdır. Bu tezde, hem bilinen akım toplayıcılar (nikel, paslanmaz çelik) üzerine hem de yeni üretilen yapışkan bant temelli esnek bir akım toplayıcı üzerine metal oksit ve iletken polimer elde edilmiştir. CoOx ve polianiline (PANI) temelli modifiye elektrotlar elektrokimyasal olarak farklı sıvılarda elde edilmiştir. Elektrotların performansının, elektrotların elde etme koşullarıyla nasıl değiştiği araştırılmıştır. Büyüme elektrolitinin (iyonik sıvılar, organik sıvılar ve sulu çözeltiler), film kalınlığının ve uygulanan voltajın etkisi analiz edilmiştir. Elde edilen elektrotların farklı elektrolitler içersinde (bazik, asidik ve nötr) davranışları araştırılmıştır. Co kaplanmış paslanmaz çelik elektrodunun, 5 mV s-1'de 1692 F g-1'lik maksimum kapasite yoğunluğu göstermiştir. Ethaline iyonik sıvı içerisinde elektrodepolanmış PANI filminin kapasitans tutması 10 000 döngüden sonra %87 iken, asidik ortamdan elde edilen PANI filminin kapasitansı 500 döngüden sonra %50'ye ulaşmaktadır. Bu tez kapsamında elde edilen PANI ve grafit temelli elektrotlar yüksek performanslı esnek süperkapasitörler için umut vericidir.

Abstract:
Flexibility is an important parameter in the use of wearable technological products. Energy storage systems must also be flexible in the use of such technologies. The motivation of this thesis is the investigation of easy and inexpensive formation of flexible energy storage materials with high power and energy density. In this thesis, metal oxide and conductive polymer were obtained on known current collectors (nickel, stainless steel) and a newly produced flexible current collector based on adhesive tape. Modified electrodes based on CoOx and polyaniline (PANI) were obtained electrochemically from different liquids. It was investigated how the performance of the electrodes changes with the growth conditions of the electrodes. The effect of growth electrolyte (ionic liquids, organic liquids and aqueous solutions), film thickness and applied voltage was analyzed. The behavior of the resulting electrodes in different electrolytes (basic, acidic and neutral) was investigated. The Co-coated stainless steel electrode showed a maximum capacitance density of 1692 F g-1 at 5 mV s-1. While the capacitance retention of PANI film deposited in Ethaline ionic liquid is 87% after 10 000 cycles, the capacitance of polyaniline produced by electrochemical method from acidic medium reaches 50% after 500 cycles. PANI and graphite-based electrodes studied in this thesis are promising for high-performance flexible supercapacitors.