Jel elektrolit tabanlı kurşun-asit akülerde iletken polimer/grafit kompozit katkılarla performans artırımı
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ZIYAD NIDHAL MOOSA MIRA
Danışman: Metin GENÇTEN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, kimyasal olarak sentezlenen iletken polimerler (CP'ler) ve bunların kompozitleri, jel tipi valf kontrollü kurşun-asit (VRLA) akülerde elektriksel iletkenliği ve jel elektrolitin yük transfer özelliklerini artırmak amacıyla literatürde ilk kez katkı maddesi olarak kullanılmıştır. Polianilin (PANi), polipirrol (PPy), politiyofen (PTF), polianilin/grafit (PANi/G) ve politiyofen/grafit (PTF/G), uygun monomer ve asit konsantrasyonları kullanılarak kimyasal oksidatif polimerizasyon yöntemiyle sentezlenmiştir. Elde edilen tozlar, jel elektrolit uygulamalarına uygunluklarını belirlemek amacıyla spektroskopik ve mikroskobik tekniklerle karakterize edilmiştir. Jel optimizasyonu için kritik öneme sahip olan katkı maddesi oranı, karıştırma süresi ve karıştırma hızı gibi üç temel parametre değiştirilerek farklı jel sistemleri hazırlanmıştır. Performans değerlendirmesi amacıyla döngüsel voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve Tafel ekstrapolasyonu gibi elektrokimyasal analizler gerçekleştirilmiştir. En uygun koşullar; %0,6 PANi (90 dk, 500 rpm), %0,6 PANi/G (150 dk, 500 rpm), %0,8 PPy (60 dk, 500 rpm) ve %0,2 PTF ile PTF/G (30 dk, 500 rpm) olarak belirlenmiştir. Bu sistemler, redoks aktivitesi, düşük yük transfer direnci, gelişmiş difüzyon özellikleri ve yüksek korozyon direnci açısından üstün elektrokimyasal performans sergilemiştir. Optimize edilen sistemler üzerinde galvanostatik şarj-deşarj (GCD) testleri uygulanmış; başlangıç kapasitesi 5 mA g-1 akım yoğunluğunda ölçülmüş ve çevrim kararlılığı 10 mA g-1'de 200 çevrim boyunca değerlendirilmiştir. Sonuçlar, hem dumanlı silika bazlı jel elektrolit hem de sulu sülfürik asit elektrolitine kıyasla Coulomb verimliliği, kapasite korunumu ve çevrimsel kararlılık açısından önemli iyileşmeler göstermiştir. En yüksek başlangıç kapasitesi PTF/G bazlı jel için 55,75 mAh g-1 olarak elde edilmiş; bunu sırasıyla PANi, PANi/G, PPy ve PTF sistemleri izlemiştir. Tüm sistemler referans elektrolitlere göre daha üstün performans göstermiştir. Genel olarak, iletken polimerlerin ve kompozitlerinin kullanımı, VRLA jel elektrolitlerin elektrokimyasal performansını önemli ölçüde artırmakta olup, ileri enerji depolama uygulamaları için yüksek potansiyel sunmaktadır.