Elektrokimyasal Kararlılığı Artırılmış Metal Nanotellerle Esnek Süperkapasitörlerin Geliştirilmesi

2020-05-01
Ünalan, Hüsnü Emrah
Günbaş, Emrullah Görkem
Giyilebilir cihazlar için esnek ve şeffaf enerji depolama sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Metal nanotel ağları şeffaf ve esnek elektronik cihazların üretiminde en önemli adaylardan biridir. Ancak, metal nanotellerin elektrokimyasal kararsızlığı süperkapasitör gibi elektrokimyasal enerji depolama cihazlarında kullanılmasına engel olmaktadır. Yürütülen projenin amacı elektrokimyasal kararlılığı artırılmış metal nanotellerle esnek süperkapasitörlerin geliştirilmesidir. Projede çok ince bir metal kabuk tabakası bakır (Cu) ve gümüş (Ag) nanotellerin üzerine kaplanarak elektrokimyasal kararlılığı artırılmış çekirdek/kabuk yapıdaki nanoteller elde edilmiştir. Sonrasında sözkonusu elektrotlar ile süperkapasitör cihazları üretilmiştir. Ag nanotellerin elektrokimyasal çalışmalarda ve özellikle süperkapasitörlerde elektrot olarak kullanılması üzerine literatürde çalışmalar bulunmaktadır. Ancak bu çalışmaların birçoğunda nanoteller tersinir olmayan şekilde oksitlenmesinin önlenmesi için çalışma voltaj penceresi sınırlandırılmaktadır. Yürütülen projedeki en büyük motivasyon, çözelti esaslı yöntemlerle konformal bir şekilde ve çok ince, oksitlenme potansiyeli yüksek bir metal tabakasının Ag ve Cu nanotellere kaplanarak oluşturulan çekirdek/kabuk yapısının süperkapasitör elektrodunda çalışma voltaj penceresini genişletecek olmasıdır. Voltaj penceresinin genişlemesi süperkapasitörlerde hem enerji ve hem de güç yoğunluğunun artırılmasında son derece önemli ve kritiktir. Projede üretilen elektrokimyasal kararlılığı artırılmış metal nanotellerin üzerine sonrasında yük depolanmasında kullanılacak psödokapasitif organik ve inorganik katmanlar kaplanmış ve nanokompozit yapıda simetrik süperkapasitör cihazları üretilmiş ve özellikleri incelenmiştir. Projede, üretilen nanokompozit yapının, süperkapasitör verimini nasıl etkilediği sorusuna cevap bulunmaya çalışılmıştır. Üretilen nanokompozitlerde geleneksel süperkapasitör elektrodu üretim harcındaki iletkenlik artırıcı eklentiler (örn. karbon siyahı) ve yalıtkan bağlayıcılar (örn. Teflon) kullanılmamıştır. Üç boyutlu çekirdek/kabuk yapısı redoks reaksiyonları sırasında hızlı ve etkili iyon transferine olanak sağlamıştır. Ayrıca üretilen süperkapasitörler metal nanotel ağları sayesinde özellikle esnek olmuşlardır. Projenin özgün değeri optimum süperkapasitör performansı için metal nanotellerin elektrokimyasal kararlılığını artıracak kaplama türünün ve parametrelerinin sistematik olarak incelenmesidir. İkili işbirliği çerçevesinde Seoul Ulusal Üniversitesi (SNU), Makina Mühendisliği Bölümünden Prof. Seung Hwan Ko ile çalışılmıştır. Projede süperkapasitör üretiminde uygulanan yöntem ana hatları ile şöyledir. Öncelikle, çözelti esaslı yöntemlerle Ag ve Cu nanoteller üretilmiştir. Saflaştırma sonrası üretilen nanotellerin üzerine oksitlenme potansiyeli yüksek bir metal tabakası (örn. altın, platin vb.) kabuk şeklinde, birkaç nanometre kalınlığında kaplanmıştır. Esnek altlıklara kaplanan çekirdek-kabuk yapısındaki nanotellerin üzerine yine çözelti esaslı kaplanan nikel hidroksit (Ni(OH2)) gibi inorganik ve polipirol (PPy) ve polianilin (PANI) gibi organik tabakalar ile nanokompozit elektrotlar üretilmiştir. Nanotel türü, kabuk metali türü ve kalınlığı, nanotel yoğunluğu ve psödokapasitif malzeme özelliklerinin üretilen simetrik süperkapasitörlerin elektrokimyasal enerji depolama kapasitesine etkileri belirlenmeye çalışılmıştır.

Suggestions

Elektromanyetik Olarak İndüklenmiş Geçirgenliğin Fotonik Kristal Dalga Kılavuzlari ile Optik Benzerinin Optimizasyonu
Kocaman, Serdar(2017-12-31)
Kavite kuantum elektrodinamik sistemleri, yenil nesil optik haberleşme ve kuantum bilgi işleme cihazlarının geliştirilmesi için ölçeklenebilir (scalable) bir platform sunmaktadır. Katı hal optik vericilerinin optik ağlara kolayca entegre olabilmeleri bilgi işlemeyi kolaylaştırır ve birçok kuantum teknolojisi için temel noktayı oluşturur. Bu yöndeki çalışmalardan özellikle fotonik kristal nanokaviteler ve yarı iletken kuantum noktalar kullanılarak oluşturulan sistemlerde son yıllarda hızlı bir ilerleme görül...
Katı tanecikli akışkan yataklı yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemlerinin sayısal incelenmesi
Tarı, İlker(2016-12-31)
Yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri fotovoltaik hücrelere kıyasla gerek boyutlandırılabilir olmaları gerekse ısıl enerji depolayabilmeleri nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarına dayalı elektrik üretimine geçişte çok önemli olacaklardır. Yakın zamanda önerilen katı tanecikli akışkan yataklı yoğunlaştırılmış güneş enerjisi sistemleri hem daha yüksek çalışma sıcaklıklarına çıkılarak verimin arttırılması hem de sıcak katı taneciklerin depolanması yoluyla enerji depolanmasına izin vermesi nedeniyle d...
Enerji Verimli Giyilebilir Sensör Uygulamaları için Esnek Tabanlı/Minyatür Enerji Toplayıcılar ve Ultra-Düşük Güç ile Çalışan Arayüz Elektroniği Geliştirilmesi
Külah, Haluk; Uysal, Elif; Akın, Tayfun(2020-05-01)
Teknolojinin gelisimi ile ortaya çıkan Nesnelerin Interneti, Trilyon-Sensör Gezegeni gibi kavramlar günden güne önem kazanmaktadır. Bu kavramların hayata geçirilebilmesi ?sıfırgüç?, ?enerji-verimli algılama, hesaplama ve iletisim için akıllı, otonom sistemler? gibi yöntemlerin gelistirilmesi ile mümkündür. Bu yöntemler arasında ?sıfır-güç? bilimi, kesif niteligindeki arastırmaların (örnegin, yararlı her bit bilgiyi isleyebilmek için 1000 kat enerji tasarrufu saglayacak yenilikçi malzemeler, aygıtlar ve...
DEVELOPMENT AND CHARACTERIZATION OF SULFIDE BASED ACTIVE MATERIALS FOR ELECTROCHEMICAL APPLICATIONS
SAVAŞ UYGUR, CANSU; Aydınol, Mehmet Kadri; Department of Metallurgical and Materials Engineering (2022-6-20)
Next-generation electrochemical applications have faced a challenge to be improved in terms of performance with the increasing demand for new technologies. Although oxide-based active materials are widely used material groups in the electrochemical applications, including batteries, electrolyzers, capacitors and electrochemical catalysis, research in nitride/ phosphide/ boride/ sulfide-based active materials are increasing trend topic to overcome the shortcomings of the metal oxide groups. Sulfide-based act...
Bina Enerji Retrofiti İçin Paydaş-Temelli Bir Akıllı Sistem (SISER)
Gürsel Dino, İpek; Kalkan, Sinan; Alatan, Abdullah Aydın(2020-06-01)
SISER ismindeki bu arastırma projesi, enerji retrofit süreçleri için akıllı bir sistem ve karar verme süreci gelistirmeyi amaçlamıstır. Mevcut binalar, farklı performans standartlarına tabi olmaları ve yapı malzemelerinin zamanla eskimesi sebebi ile yeni binalara göre daha kötü performans göstermektedirler. Bina retrofiti, bina enerji verimliligi, çevresel ve ekonomik faydalar ve bina kullanıcılarının konfor ve saglıgını iyilestirmek açısından önemli bir fırsat teskil etmektedir. Bina enerji simülasyo...
Citation Formats
H. E. Ünalan and E. G. Günbaş, “Elektrokimyasal Kararlılığı Artırılmış Metal Nanotellerle Esnek Süperkapasitörlerin Geliştirilmesi,” 2020. Accessed: 00, 2022. [Online]. Available: https://hdl.handle.net/11511/95936.