Hava araçlarında kullanılmasına yönelik süperkapasitörlerin geliştirilmesi
Development of supercapacitors for use in aircraft
Yazar: AYŞE NUR OĞUL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMİ PEKDEMİR ; DOÇ. DR. FATMA KILIÇ DOKAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Uçak Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Nanotüp = Nanotube ; Uçak bölümü = Airlines department ; Uçak endüstrisi = Aircraft industry ; Uçak kanatları = Aircraft wings ; Uçak motorları = Aircraft engines

Özet:
Artan dünya nüfusu ile birlikte ortaya çıkan enerji kaynağı sorunu, bilimsel araştırmaların bu alana kaymasına neden olmuştur. Fosil yakıtlardaki elementlerin zarar görmesi ve artan enerji tüketimi nedeniyle bu üretimin giderek artması, alternatif enerji çözüm arayışlarını hızlandırmıştır. Enerji depolama yöntemleri arasında elektrokimyasal sistemler yüksek verimleri ve pratiklikleri nedeniyle öne çıkıyor. Özellikle süperkapasitörler elektrokimyasal enerji depolama sistemleri arasında dikkat çekici bir yere sahiptir. Bu sistemler yüksek stabilite ve uzun çevrimsel dayanıklılık özellikleri sayesinde günümüzün çevre dostu depolama enerji sistemlerinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu bağlamda yapılan çalışmalar irdelendiğinde Spinel ferritler, süperkapasitörlerde önemli bir malzeme olarak öne çıkmaktadır. Yüksek enerji yoğunluğu sunmaları, bu malzemelerin enerji depolama kapasitesini artırırken, iyi elektriksel iletkenlikleri sayesinde enerji transferini daha verimli hale getirir. Ayrıca, spinel ferritler kimyasal olarak stabil olmaları nedeniyle çeşitli çevresel koşullara dayanıklıdır, bu da süperkapasitörlerin ömrünü uzatır. Düşük maliyetleri, geniş ölçekli uygulamalarda ekonomik bir seçenek sunarken, yüksek güç yoğunlukları sayesinde hızlı şarj ve deşarj döngüleri için idealdir. Toksik olmayan ve çevre dostu bileşiklerden oluşmaları, sürdürülebilir enerji çözümleri için büyük bir avantaj sağlar. Bu nedenlerle, spinel ferritler, enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesinde kritik bir rol oynamaktadır. 
Bu çalışmada, Hidrotermal yöntemi ile sentezlenen spinel ferritlerin üretim aşamaları en ince ayrıntısına kadar belirtilmiş ve her aşama tüm numuneler için tekrar edilmiştir. Sentezlenen bileşenlerin kristal özellikleri ve yüzey morfolojileri, sırasıyla X-ışını kırınımı ve alan emisyon taramalı elektron mikroskobu kullanılarak analiz edildi. Bağ yapıları ve yüzey alanlarını incelemek için Fourier dönüşüm infrared spektroskopisi ve Brunauer-Emmett-Teller analizleri kullanıldı. MFe2O4(M=Ni,Cu,Co) yapısına sahip spinel ferritler C3N4 ile kompozit yapılarak farklı nanokompozitlerden yarı hücreler elde edilmiştir.Elde edilen yarı hücrelerin tüm elektrokimyasal karakterizasyonları yapılmıştır,Çalışma kapsamında hava araçlarında kullanılmaya yönelik enerji depolama yönünden kuvvetli sistemlerin optimizasyonu sağlanmıştır.

Abstract:
With the increasing global population, the energy source issue has led to a shift in scientific research towards this area. The degradation of elements in fossil fuels and the rising energy consumption have accelerated the search for alternative energy solutions. Among energy storage methods, electrochemical systems stand out due to their high efficiency and practicality. In particular, supercapacitors hold a significant place among electrochemical energy storage systems. These systems play an important role in today's environmentally friendly energy storage systems thanks to their high stability and long cycle durability. 
When examining the studies conducted in this context, spinel ferrites emerge as an important material for supercapacitors. Their ability to provide high energy density enhances the energy storage capacity, while their good electrical conductivity makes energy transfer more efficient. Furthermore, the chemical stability of spinel ferrites allows them to withstand various environmental conditions, thus extending the lifespan of supercapacitors. Their low cost offers an economical option for large-scale applications, and their high power density makes them ideal for rapid charge and discharge cycles. Composed of non-toxic and environmentally friendly compounds, they provide a significant advantage for sustainable energy solutions. For these reasons, spinel ferrites play a critical role in the development of energy storage systems.
In this study, the production stages of spinel ferrites synthesized by the hydrothermal method are detailed down to the finest detail, and each stage has been repeated for all samples. The crystal properties and surface morphologies of the synthesized compounds were analyzed using X-ray diffraction and field emission scanning electron microscopy, respectively. Fourier transform infrared spectroscopy and Brunauer-Emmett-Teller analyses were used to investigate bond structures and surface areas. Spinel ferrites with the structure of MFe2O4 (M=Ni, Cu, Co) were composited with C3N4 to obtain half-cells from different nanocomposites. All electrochemical characterizations of the obtained half-cells were conducted, and the optimization of strong systems for energy storage aimed at use in aerospace applications was achieved.