Aktif karbon ve grafen esaslı süperkapasitörlerin farklı deşarj akımı ve iyon türlerindeki elektrolitler ile gösterdiği performans değişimleri
Performance dependencies of activated carbon and graphene based supercapacitors against to the change of discharge rates and electrolyte types
Yazar: BATU CURA
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN SARI
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Enerji = Energy ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Kimya = Chemistry

Özet:
Geçmişe göre üzerinde daha yoğun çalışılan süperkapasitörler, elektronik cihaz ve sistemler için bugün ve gelecekte gereksinimleri karşılaması bakımından sahip olduğu pontansiyel ile önemli bir konuma sahiptir. Elektrik enerjisinin üretimi kadar minimum kayıpla depolanması ve enerji yoğunluğu yüksek depolama bileşenlerinin geliştirilmesi günümüzün önemli çalışma alanlarındandır. Alternatif kaynaklardan elde edilen enerjinin sürekliliğinin sağlanamaması yüksek verimli ve düşük maliyetli depolama bileşenlerinin geliştirilmesini zaruri kılmaktadır. Bu çalışma kapsamında süperkapasitör teknolojisinin tarihsel gelişimi hakkında bilgi verilmiş, temel prensipleri ve teorisi irdelenmiştir. COMSOL Multiphysics benzetim programı kullanılarak elektrokimyasal çift tabaka kapasitörleri için farklı tipte elektrolitlerin elektrot yüzeyi ile etkileşimi ve farklı deşarj akımı değerlerine karşı gösterdiği performans değişimini incelenmek üzere süperkapasitör modeli oluşturulmuştur. H2SO4 ve KOH sulu çözeltileri için 1400 m2/g yüzey alanına sahip aktif karbon ve 800 m2/g yüzey alanı değerine sahip grafen elektrot malzemeleri için deşarj rejimleri benzetim yolu ile irdelenmiştir. Bununla beraber, modellenen süperkapasitörler için beklenen toplam kapasitans, güç ve enerji yoğunlukları hesaplanmıştır.

Abstract:
Electrochemical capacitor technology is an emerging technology that promises to play an important role in meeting the requirements of electronic devices and systems both now and in the future. For this reason, electrochemical supercapacitors have an attraction for the researchers. Developing new electrical energy storage components which have high energy density and minimum loss at the increasing rate of charge/mass (W/kg) is important as much as generating the electrical energy. Because of the discontinuity of energy generation by using alternative green resources, the requirement of storing this energy into the storage components is an inevitable requirement such as generating energy in large budgets. As a result of this requirement, it is mandatory to develop high efficient and low cost storage components. In this study, supercapacitor technology has been introduced as a promising and hopeful technology. All technical parameters have been discussed from historical evolution to its teoritical background. An electrochemical double layer capacitor simulation model has been established in COMSOL Multiphysics simulation environment. And different combinations of iterations have been performed to investigate interactions between different types of dilluted electrolytes (H2SO4 and KOH) and high surface area electrode materials (activated carbon [1400 m2/g], graphene [800 m2/g]).