Süperkapasitör elektrot olarak heteroyapılı nanokompozitlerin sentezlenmesi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2020

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: SEDEN EZGİ YAZAR

Danışman: Alime Çıtak

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Yüksek performanslı süperkapasitörler giderek artan enerji tüketimini besleyebilmek için ortaya çıkan araştırma alanlarından biri olarak dünyada yerini almıştır. Metal oksitlerin elektrot yapılarında kullanılmasıyla süperkapasitörler avantajlı birer ürün haline gelmiş ve düşük maliyetli malzemeler olarak elektrokimyaya ışık tutmuştur. Bu çalışmada hidrotermal yöntem kullanılarak düşük maliyetli, yüksek depolama kapasitesine sahip elektrotlar için nikel köpük üzerine (Ni) doğrudan kobalt oksit (Co3O4), spinel oksit (FeCo2O4) ve kobalt vanadat (Co3V2O8) sentezi ile nanokompozit malzeme elde edilmesi (FeCo2O4/Co3O4/Co3V2O8/Ni = FeCoVN) hedeflenmiştir. Nanotel, nanoçubuk, nanopul, nanolevha gibi yapıların beraber bulunduğu hetero-yapılar ve hiyerarşik nanoküre gibi bir dizi yapı elde edilmiştir. Hazırlanan numunelerin taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ve X ışın kırınımı difraktometresi (XRD) analizleriyle morfolojisi yorumlanmış ve karakterize edilmiştir. Sıcaklık, reaksiyon süresi ve çözeltideki FeCl3.6H2O (Demir (III) klorür hekzahidrat = FeCl3 = Demir klorür) miktarı (g) parametreleri ile numunelerin değişen elektrokimyasal performansları arasındaki ilişki döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj ölçümleri (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ile yorumlanmıştır. Tüm bu analizler yorumlanırken özellikle 120oC'de 3 ayrı FeCl3 içeren numune derişimi ve 3 ayrı reaksiyon süresi (4, 5 ve 6 saat) dikkate alınmıştır. Bu numuneler arasında 120oC'de 5 saat reaksiyon süresine sahip ve 160 mL' lik çözeltide 0,72 g FeCl3 içeren numunenin (yani 072-5h'nin) CV grafiğine (5 mV/s tarama hızı ve -0,3 ile +0,6 voltaj aralığı için) bakıldığında en büyük integral alana sahip olduğu tespit edilmiştir. Aynı zamanda bu numunenin en büyük özgül kapasitans değerine (3,5 F/cm2) sahip olduğu görülmüştür. 072-5h nanokompozit malzemenin GCD analiz sonuçları (1 A/cm2 akım yoğunluğunda) değerlendirildiğinde de eğrilerindeki simetriyi ve doğrusallığı en iyi koruyan ve şarj-deşarj süresi en uzun olan numune olduğu söylenebilmektedir. Bu da sentezlenen diğer numuneler ile kıyaslandığında 072-5h nanokompozit malzemenin süperkapasitörler için umut verici olduğunu göstermektedir.