Cu(II) Ftalosiyanin Tetra Sülfonik Asit Tetrasodyum Tuzu Katkılı Polianilin Esaslı Karbon Keçe Elektrotların Hidrotermal Yöntemle Sentezi ve Süperkapasitör Performanslarının İncelenmesi


Arvas M. B.

(EURASIANBIOCHEM 2021) 4TH INTERNATIONAL EURASIAN CONFERENCE ON BIOLOGICAL AND CHEMICAL SCIENCES, Ankara, Turkey, 24 - 26 November 2021, pp.35

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • City: Ankara
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.35

Abstract

Özet

Enerjiye olan ihtiyaç gelişen teknolojiyle birlikte giderek artmaktadır. Elektrik enerjisinin depolanarak istenildiği zaman ihtiyaç duyulan yerde kullanımı stratejik ve ekonomik açıdan en az üretimi kadar önemli hale gelmiştir. Üretilen enerjinin depolanması ve ihtiyaç halinde verimli şekilde tekrardan kullanılması için çeşitli depolama teknolojileri geliştirilmiştir. Enerji depolama sistemlerinden biri olan süperkapasitörlerin yüksek güç yoğunluklarına ve uzun döngü ömürlerine sahip olmaları medeniyle son dönemde hibrit sistemlerle birlikte sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Süperkapasitörlerde sistemin en önemli bileşeni olan elektrot malzemesi olarak iletken polimerler kolay üretilebilmeleri ve sürdürülebilirlik açısından üretim kaynaklarının bolluğu sebebiyle endüstriyel anlamda sıkça tercih edilmektedir. Yüksek teorik spsesifik kapasitansa ve iyi oranda bir psedokapasiteye sahip polianilin’in (PANI) en çok kullanılan iletken polimerler arasında olup üretimi hem kimyasal hem de elektrokimyasal yöntemlerle yapılabilmektedir. Ancak polianilin bir süperkapasitör sisteminde tek başına düşük döngü sayılarında çalışabilmektedir. Bu nedenle polianilin film yapısına katkılama işlemleriyle bu sorun giderilmeye çalışılmıştır. Sentez esnasında polianilin film yapısı oluşurken katyon radikali oluşumu meydana gelir. Bu esnada sentez ortamında bulunan anyonik haldeki yapılar film yapısına dahil olarak filmin kimyasal ve morfolojik yapısında değişimler meydana getirerek enerji depolama özelliklerinin iyileşmesine katkıda bulunurlar. Ayrıca polianilinin iletkenliği, katkı maddesinin derecesi ve türünden etkilendiğinden, ortamda katkı maddesinin varlığı çok önemlidir. Bu çalışmada, hidrotermal yöntemle karbon keçe elektrot yüzeyine Cu (II) ftalosiyanin tetra sülfonik asit tetrasodyum tuzu katkılı polianilin sentezi gerçekleştirilmiş ve elde edilen elektrotların süperkapasitör performansları çeşitli elektrokimyasal yöntemlerle incelenmiştir. Ayrıca elde edilen elektrotların, spektroskopik ve morfolojik karakterizasyonları yapılmıştır. Cu (II) ftalosiyanin tetra sülfonik asit tetrasodyum tuzu katkılı polianilin karbon keçe elektrodun süperkapasitör performansı sadece polianilin içeren karbon keçe elektroda göre iyi oranda artış göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Polianilin, İletken Polimer, Katkılama, Hidrotermal Sentez, Enerji Depolama, SüperkapasitörÖzet

Enerjiye olan ihtiyaç gelişen teknolojiyle birlikte giderek artmaktadır. Elektrik enerjisinin depolanarak istenildiği zaman ihtiyaç duyulan yerde kullanımı stratejik ve ekonomik açıdan en az üretimi kadar önemli hale gelmiştir. Üretilen enerjinin depolanması ve ihtiyaç halinde verimli şekilde tekrardan kullanılması için çeşitli depolama teknolojileri geliştirilmiştir. Enerji depolama sistemlerinden biri olan süperkapasitörlerin yüksek güç yoğunluklarına ve uzun döngü ömürlerine sahip olmaları medeniyle son dönemde hibrit sistemlerle birlikte sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Süperkapasitörlerde sistemin en önemli bileşeni olan elektrot malzemesi olarak iletken polimerler kolay üretilebilmeleri ve sürdürülebilirlik açısından üretim kaynaklarının bolluğu sebebiyle endüstriyel anlamda sıkça tercih edilmektedir. Yüksek teorik spsesifik kapasitansa ve iyi oranda bir psedokapasiteye sahip polianilin’in (PANI) en çok kullanılan iletken polimerler arasında olup üretimi hem kimyasal hem de elektrokimyasal yöntemlerle yapılabilmektedir. Ancak polianilin bir süperkapasitör sisteminde tek başına düşük döngü sayılarında çalışabilmektedir. Bu nedenle polianilin film yapısına katkılama işlemleriyle bu sorun giderilmeye çalışılmıştır. Sentez esnasında polianilin film yapısı oluşurken katyon radikali oluşumu meydana gelir. Bu esnada sentez ortamında bulunan anyonik haldeki yapılar film yapısına dahil olarak filmin kimyasal ve morfolojik yapısında değişimler meydana getirerek enerji depolama özelliklerinin iyileşmesine katkıda bulunurlar. Ayrıca polianilinin iletkenliği, katkı maddesinin derecesi ve türünden etkilendiğinden, ortamda katkı maddesinin varlığı çok önemlidir. Bu çalışmada, hidrotermal yöntemle karbon keçe elektrot yüzeyine Cu (II) ftalosiyanin tetra sülfonik asit tetrasodyum tuzu katkılı polianilin sentezi gerçekleştirilmiş ve elde edilen elektrotların süperkapasitör performansları çeşitli elektrokimyasal yöntemlerle incelenmiştir. Ayrıca elde edilen elektrotların, spektroskopik ve morfolojik karakterizasyonları yapılmıştır. Cu (II) ftalosiyanin tetra sülfonik asit tetrasodyum tuzu katkılı polianilin karbon keçe elektrodun süperkapasitör performansı sadece polianilin içeren karbon keçe elektroda göre iyi oranda artış göstermiştir.

Anahtar Kelimeler: Polianilin, İletken Polimer, Katkılama, Hidrotermal Sentez, Enerji Depolama, Süperkapasitör