CoB nano tozu ve filminin elektrot performansları ve şarj/deşarj mekanizmaları
Electrode performance and charge/discharge mechanism of CoB nano powder and film
Yazar: NİLÜFER KÜÇÜKDEVECİ
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada nikel esaslı şarj edilebilir pillerde negatif elektrot olarak kullanım potansiyellerini görmek amacıyla CoB alaşımları toz ve film halinde sentezlenmiştir. CoB alaşım tozları hem mekanik alaşımlama hem de kimyasal çöktürme yöntemiyle, CoB film ise akımsız kaplama yöntemiyle üretilmiştir. CoB elektrotların şarj/deşarj döngü karakteristikleri ve ısıl işlemin bu karakteristiklere etkisi araştırılmıştır.
Amorf/nanokristal CoB tozunun sınırlı bir hidrojen depolama kapasitesinin olduğu kristalize olan CoB tozunun ise hidrojen adsorbsiyon yeteneğinin olmadığı gözlemlenmiştir. CoB alaşımında ilk deşarj sırasında 6M KOH elektrolit çözelti içerisinde bor bileşeninin büyük bir kısmı çözünmüştür. Borun çözelti içerisinde seçici olarak çözünmesinden sonra amorf/nanokristal CoB alaşım tozlarının da hidrojen adsorbe etme yeteneği ortadan kalkmıştır. CoB alaşımlarının ilk deşarj kapasitesi borun bu süreçte yükseltgenmesi nedeniyle yüksek bir değere ulaşmıştır. İlk şarj/deşarj'dan sonra CoB alaşım tozlarının tüm şarj/deşarj süreçleri tersinir olarak kobaltın yükseltgenme/indirgenme reaksiyonlarınca kontrol edildiği gözlemlenmiştir.
Amorf/nanokristal ve kristalize CoB filmlerinde hidrojen depolama kapasitesinin sınırlı olduğu gözlemlenmiştir. Deşarj süreci boyunca CoB film yüzeyinde Co(OH)2 ve CoOOH bileşikleri oluşmuştur. CoB filmlerinin aktifleştirilmesini takiben gerçekleşen şarj/deşarj sürecine büyük ölçüde kobaltın tersinir yükseltgenme/indirgenme reaksiyonunun baskın etkisi görülmüştür. 
CoB filmlerinin lityum iyon pillerinin kullanımına yönelik yeterli elektrot performansının olmadığı tespit edilmiştir.
CoB alaşımlarının hidrojen depolama konusunda literatürde mevcut çelişkili raporlar bu çalışmada ortaya konulan şarj/deşarj mekanizması ile büyük ölçüde aydınlatılmıştır.

Abstract:
In this thesis CoB powder alloys and films were synthesized in order to investigate the potential usage of them as negative electrodes in nickel based rechargeable batteries. CoB powder alloys were synthesized by both mechanical alloying and chemical reduction methods, CoB film was obtained by electroless coating technique. Charge/discharge cyclic characteristics of CoB electrodes and the effect of heat treatment on these characteristics were investigated. 
It was observed that the amorphous/nanocrystalline CoB powder had a very limited hydrogen storage capacity and the crystallized CoB had no hydrogen adsorption ability at all. Big portion of boron in CoB alloy dissolved in 6 M KOH electrolyte solution during initial discharge. Amorphous/nanocrystalline CoB alloy powder also lost its hydrogen storage ability after selective dissolution of boron in the solution. CoB alloy exhibited a significant initial discharge capacity due to oxidation of boron. After the first charge/discharge cycle the charge/discharge processes of CoB alloy powders were controlled totally by the reversible cobalt oxidation/reduction reactions.
It was observed that all amorphous/nanocrystalline and cyrstalline CoB films had a very limited hydrogen storage capacity.  Co(OH)2 and CoOOH compounds formed on the electrode surface during discharge process. After the activation of CoB film electrodes the charge/discharge process was mainly controlled by oxidation/reduction reactions of cobalt. 
It was observed that CoB films have no sufficient electrode performance to be used in lithium ion batteries. 
The developed charge/discharge mechanism in this study made important contributions to the contradictive reports on the electrode performance of CoB in the literature.