ZnO katkılı elektriksel çift tabakalı süperkapasitörün performans ve özelliklerinin incelenmesi
Investigation of performance and properties of ZnO doped electrical double layer supercapacitor
Yazar: HANDAN BÜYÜKKÜRKÇÜ
Danışman: PROF. DR. ERCAN KARAKÖSE
Kayseri Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektrotlar = Electrodes ; Grafen oksit = Graphene oxide ; Kondansatör = Capacitor ; Süperkapasitör = Supercapacitor ; Çinko oksit = Zinc oxide

Özet:
Hummers yöntemiyle elde edilen grafen oksit (GO) tozu ile portakal kabuğundan yeşil
sentez yöntemiyle elde edilen, metal oksit bileşiği olan çinko oksit (ZnO) belirli oranlarda
birleştirilerek kompozit elektrot hammaddesi oluşturulmuştur. 10 gram grafen oksit tozu
içerisine %10, 20 ve 30 oranında ZnO eklenmiş ve %10 oranında bağlayıcı kullanılarak
(bağlayıcı N-metil pirolidon (NMP) ile çözdürüldü) kompozit elektrotlar elde edilmiştir.
Sentezlenen elektrotların değişen kapasitans değerleriyle bir süperkapasitörün enerji
depolayabilme performansı ve yapısal özelliklerinin karakterizasyonu analiz edilmiştir.
ZnO/GO kompozitlerin yapısal karakterizasyonu XRD (X-ışını kırınımı) ve FE-SEM
(alan taramalı elektron mikroskopisi) ile gerçekleştirilmiştir. Üretilen ZnO/GO
elektrotların elektrokimyasal özellikleri ise döngüsel voltametri (CV), elektrokimyasal
empedans ve galvanostatik şarj-deşarj testleriyle analiz edilmiştir. Yapılan analizler
sonucunda; kullanılan ZnO/GO kompozit malzemesinden üretilen ZnGO, 2ZnGO,
3ZnGO elektrotlarının çinko oranı arttıkça elde edilen elektrodun spesifik kapasitans
değerinin arttığı gözlemlenmiştir. 5mV/s tarama hızında maksimum spesifik kapasitans
değerleri sırayla 194.23 Fg-1
, 366.81 Fg-1
, 383.18 Fg-1
ve 410.48 Fg-1
olarak ölçülmüştür.
Sonuç olarak yeşil sentez yöntemiyle portakal kabuğundan elde edilen ZnO
nanoparçacıklarıyla grafen oksitin birleşmesinden oluşan kompozit malzemenin elektrot
yapımında kullanılmasıyla süperkapasitör elektrokimyasal verimliliğini artırdığı
gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Süperkapasitör, Grafen Oksit (GO), Elektrot, Çinko Oksit (ZnO)

Abstract:
Composite electrode raw material was formed by combining graphene oxide (GO)
powder obtained by Hummer's method and zinc oxide (ZnO), a metal oxide compound
obtained by green synthesis method from orange peel, in certain proportions. 10, 20 and
30% ZnO was added to 10 grams of graphene oxide powder and composite electrodes
were obtained by using 10% binder (the binder was dissolved with N-methyl pyrrolidone
(NMP)). With the varying capacitance values of the synthesized electrodes, the energy
storage performance of a supercapacitor and the characterization of its structural
properties were analyzed. Structural characterization of ZnO/GO composites was
performed by XRD (X-ray diffraction) and FE-SEM (field scanning electron
microscopy). The electrochemical properties of the produced ZnO/GO electrodes were
analyzed by cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance and galvanostatic
charge-discharge tests. As a result of the analyzes made; It was observed that the specific
capacitance value of the obtained electrode increased as the zinc ratio of the ZnGO,
2ZnGO, 3ZnGO electrodes produced from the ZnO/GO composite material used
increased. Maximum specific capacitance values were measured as 194.23 F/g, 366.81
F/g, 383.18 F/g ve 410.48 F/g at a scan rate of 5mV/s, respectively. As a result, it was
determined that ZnO nanoparticles obtained from orange peel by green synthesis method,
it has been observed that the use of composite material consisting of a combination with
GO increases the electrochemical efficiency of the supercapacitor.
Keywords: Supercapacitor, Graphene Oxide (GO), Electrode, Zinc Oxide (ZnO)