Organik atıklardan karbon esaslı malzemelerin üretimi ve esnek tip süperkapasitör uygulamalarında kullanımlarının incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ÜMİT ÇEVİK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Metin Gençten
Eş Danışman: Burak Birol
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu tez çalışması kapsamında, yenilenebilir biyokütle kaynaklarının enerji depolama sistemlerindeki potansiyel kullanımını ortaya koymak amacıyla, kahve posasından elde edilen ve fonksiyonel gruplarla zenginleştirilmiş aktif karbon (FAK) kullanılmıştır. Elde edilen bu aktif karbon, bağlayıcı maddeye ihtiyaç duyulmaksızın, literatürde ilk kez esnek ve gözenekli keçe yüzeylere elektroforetik biriktirme (EFB) yöntemi ile başarıyla biriktirilmiştir. Böylece hem çevre dostu hem de yüksek performanslı bir elektrot üretimi sağlanmıştır. Fonksiyonelleştirilmiş aktif karbonlar fonksiyonelleştirildiği asite göre isimlendirilmiştir. Fosforik asit ile fonksiyonelleştirilmiş aktif karbon PFAK, sitrik asit ile fonksiyonelleştirilmiş aktif karbon SFAK, fosforik ve sitrik asit karışımı ile fonksiyonelleştirilmiş aktif karbon SPFAK olarak isimlendirilmiştir. Ayrıca çevresel atıkların değerlendirilmesine yönelik bir yaklaşım olarak, doğada çözünmesi oldukça uzun süren düşük yoğunluklu polietilen (DYPE) poşet atıkları, süperkapasitör cihazının dış katmanında yapısal destek malzemesi olarak xvi değerlendirilmiştir. Bu doğrultuda, silikonla sabitlenen FAK kaplı keçe elektrotlar arasına cam fiber süzgeç kâğıdı separatör olarak yerleştirilmiş, ardından 1 M sodyum sülfat (Na₂SO₄) çözeltisi elektrolit olarak eklenerek cihaz sandviç tipi bir yapı şeklinde tamamlanmıştır. Geliştirilen bu süperkapasitör sistemi hem mekanik dayanıklılık hem de elektrokimyasal performans açısından detaylı şekilde değerlendirilmiştir. Elektrokimyasal karakterizasyon çalışmaları kapsamında dönüşümlü voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve galvanostatik şarj-deşarj (GCD) yöntemleri kullanılmıştır. Bu analizler sayesinde sistemin kapasitif davranışının farklı döngü sayıları altındaki değişimi gözlemlenmiş ve elektrot yapısının kararlılığı belirlenmiştir. Optimum üretim koşullarında SPFAK için 10 mV.s-1 'de 27.43 F.g-1 , 1 A.g-1 de ise 29.77 F.g-1 spesifik kapasitans ölçülmüştür. SPFAK elektrot için 10 A.g-1 'da yapılan uzun döngü testinde ise 10000 döngü sonunda başlangıç kapasitansının %120 oranında korunduğu görülmüştür. Bu sonuçlar, hem çevresel sürdürülebilirlik hem de enerji verimliliği açısından geliştirilen sistemin umut vadeden bir enerji depolama çözümü sunduğunu ortaya koymaktadır. Anahtar Kelimeler: Fonksiyonelleştirilmiş aktif karbon (FAK), elektroforetik biriktirme (EFB), geri dönüştürülmüş malzemeler, süperkapasitör, esnek elektrot