Karbon bazlı elektrotlar yüzeyinde vanadyum (III)
vanadyum (II) redoks çiftleri için bakır, bizmut, kalay ve antimon nanopartikül yapısında elektrokatalizör biriktirilmesi / Electrocatalyst deposition in copper, bismuth, tin antimony nanoparticles structure for vanadium (III) / vanadium (II) redox couple on the surface of carbon based electrode
Yazar: NİYAZİ ÖZÇELİK
Danışman: PROF. DR. KADİR PEKMEZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Vanadyum redoks akış bataryaları (VRAB); yenilenebilir enerji kaynakları ile kullanılanılabilme, şarj-deşarj verimlerinin yüksek olması, bakım ihtiyacının az olması ve çevreye zararlı atık içermediği için popüler enerji depolama sistemlerinden birisidir. VRAB'sında V3+/V2+ redoks çiftinin reaksiyon basamağı yavaştır ve hızlandırılması için elektrokatalize ihtiyaç duyar. 
İlk kez bu çalışmada, V3+/V2+ redoks çiftinin reaksiyonunu katalizlemek ikili, üçlü ve dörtlü metal iyonu içeren alaşım elektrokatalizörler kullanıldı. Bu amaç için antimon oksit, bakır sülfat, bizmut oksit ve kalay sülfat bileşikleri metal iyonu kaynağı olarak kullanıldı.
Dönüşümlü voltametri tekniği ile 0.4 V ile -1.0 V aralığında VOSO4'ın tekli metal iyonu içeren H2SO4 çözeltisinde elektrokimyasal performansları incelendi. Daha sonra, VOSO4'ın ikili (Bi3+-Cu2+, Bi3+-Sb3+, Bi3+- Sn2+, Cu2+- Sb3+, Cu2+- Sn2+ ve Sb3+-Sn2+), üçlü (Cu2+-Sb3+-Sn2+, Bi3+-Cu2+-Sb3+, Bi3+-Sb3+-Sn2+ ve Bi3+-Cu2+-Sn2+) ve dörtlü (Bi3+-Cu2+-Sb3+-Sn2+) metal iyonu içeren H2SO4 çözeltileri kullanılarak V3+/V2+ redoks çifti için elektrokimyasal davranışı çalışıldı. 
Grafit elektrot yüzeyine biriktirilmiş, tekli, iki, üç ve dört metal iyonu içeren alaşım elektrokatalizörler; Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM), Enerji Ayırmalı X ışınları spektroskopisi (EDX), X ışınları Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) ve Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EES) teknikleri kullanılarak karakterize edildi. 
Anahtar Kelimeler: Vanadyum redoks akış bataryası, elektrokatalizör, alaşım, enerji depolama, metal

Abstract:
Vanadium redox flow batteries (VRAB); it is one of popular energy storage systems because it is used with renewable energy sources, has high charge-discharge effciency, low maintenance requirement and doesn't contain harmful waste to environment. In VRAB, the reaction step of V3+/V2+ redox couple is slow and requires electrocatalysis to accelerate.
For the first time in this work, alloy electrocatalysts containing binary, ternary and quaternary metal ions were used to catalyze the reaction of V3+/V2+ redox couple. For these purpose, antimony oxide, copper sulphate, bismuth oxide and tin sulphate compounds were used as metal ion sources.
Electrochemical performance of VOSO4 in H2SO4 solution containing a single metal ion in the range of 0.4 V to -1.0 V were examined with cyclic voltammetry technique. Next, the electrochemical behavior of V3+/V2+ redox couple was studied using H2SO4 solution containing VOSO4's binary (Bi3+-Cu2+, Bi3+-Sb3+, Bi3+- Sn2+, Cu2+- Sb3+, Cu2+- Sn2+ and Sb3+-Sn2+), ternary (Cu2+-Sb3+-Sn2+, Bi3+-Cu2+-Sb3+, Bi3+-Sb3+-Sn2+ and Bi3+-Cu2+-Sn2+), quaternary (Bi3+-Cu2+-Sb3+-Sn2+) metal ions.
Alloy electrocatalysts containing single, binary, ternary and quaternary metal ions deposited on graphite electrode surface was characterized using Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDX), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EES).

Keywords: Vanadium redox flow battery, electrocatalyst, alloy, energy stroage, metal