Jel tipi kurşun asit akülerde grafen oksit esaslı malzemelerin katkı maddesi olarak kullanılması
Use of graphene oxide based materials as additives in gel type lead acid batteries
Yazar: ABDULMECİT MANSUROĞLU
Danışman: DOÇ. DR. METİN GENÇTEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Elektrotlar = Electrodes ; Grafen oksit = Graphene oxide ; Heteroatom = Heteroatom

Özet:
Günümüz bilgi toplumlarının enerjiye olan bağımlılığının her geçen gün artması enerji depolama sistemlerine olan ihtiyacı da arttırmaktadır. Bu alanda elektrik enerjisinin kimyasal formda depolanmasına olanak tanıyan kurşun asit aküler önemli bir enerji depolama sistemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, kurşun asit akü sistemlerde yaygın bir kullanım alanı bulan fumed silika esaslı jel elektrolit sistemi üzerinde çalışmış ve bu systemin performansını arttırmak amacıyla jel elektrolit bileşenine heteroatom katkılı grafen oksit esaslı malzemeler katkı maddesi olarak eklenmiştir. Elde edilen jel elektrolitlerin elektrokimyasal karakterizasyonlarında dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi yöntemlerinden faydalanılmıştır. Korozyon testleri ile kurşun elektrotun farklı elektrolit sistemlerindeki korozyon davranışları incelenmiştir. Elektrotların yüzey morfolojisindeki değişimler ise taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. Hazırlanan elektrolit sistemlerinde deşarj kapasiteleri 20 mA.cm-2 şarj deşarj yoğunluğunda sulu elektrolit, katkısız fumed silika, fumed silika +N katkılı grafen oksit, fumed silika +S katkılı grafen oksit ve fumed silika +Cl katkılı grafen oksit için sırasıyla 0.70 mAh.cm-2, 16 mAh.cm-2, 33 mAh.cm-2, 29.5 mAh.cm-2 ve 42 mAh.cm-2 olarak bulunmuştur. Elde edilen sonuçlar, heteroatom katkılı grafen grafen oksit esaslı malzemelerin fumed silika ile iyi bir kombinasyon oluşturduğunu göstermiştir. Bu durum, jel tipi kurşun asit akülerin performanslarının önemli ölçüde artmasını sağlamıştır.

Abstract:
Increase the dependence of today's information societies on energy increases the need for energy storage systems. Lead acid battery, which allow the storage of electrical energy in chemical form in this area, is an important energy storage system. In this study, fumed silica-based gel electrolyte system, which is widely used in lead acid battery systems, was studied and heteroatom-doped graphene oxide-based materials were used as additives to the gel electrolyte component to increase the performance of this system. The electrochemical characterization of the prepared electrolyte systems was done by using cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. Corrosion behavior of lead electrodes in different electrolyte systems were investigated by corrosion tests. Changes in the surface morphology of electrodes were characterized by the scanning electron microscope. The discharge capacities of the aqueous electrolyte, pure fumed silica, fumed silica+N doped graphene oxide, fumed silica+S doped graphene oxide and fumed silica+Cl doped graphene oxide are 0.70 mAh.cm-2, 16 mAh.cm-2, 33 mAh.cm-2, 29.5 mAh.cm-2 and 42.2 mAh.cm-2, respectively at 20 mA.cm-2 charge discharge density. The results showed that heteroatom-doped graphene oxide-based materials combine well with fumed silica. This has enabled the performance of gel VRLA to increase significantly.