Atıklardan ZnS'ün geri dönüşümü ve süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılmasının araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: OZAN AYDIN
Danışman: Metin GENÇTEN, Burak BİROL
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Metalurji sektöründe oluşan atıklardan ferrokrom ve elektrik ark fırını baca tozlarının içeriğinde değerli metal oksitlerin yanı sıra çevre ve insan sağlığına zararlı bileşenlerin de bulunması, bu atıkların geri dönüştürülmesini hem çevresel hem de ekonomik açıdan zorunlu kılmaktadır. Ayrıca, metal sülfürlerin yeni nesil enerji depolama sistemlerinden süperkapasitör uygulamalarında elektrot malzemesi olarak kullanımının son yıllarda yoğun şekilde araştırıldığı bilinmektedir. Bu çalışmada baca tozlarının uygun bir hidrometalurjik proses ile geri dönüştürülerek ZnS formunda yüksek verim ve saflıkta geri kazanılması ve kazanılan bu bileşiğin asimetrik düğme pil tipi süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılması amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında ham maddelere sülfürik asit ve nitrik asit çözeltileri ile farklı sıvı-katı oranları, asit konsantrasyonları ve sürelerde liç işlemleri uygulanmış ve Zn'nin bu çözeltilerden seçilimli olarak geri kazanılabilmesi için dört farklı optimum liç parametresi belirlenmiştir. Belirlenen parametrelerde hazırlanan çözeltilere sodyum sülfür ilavesi ile çözeltideki Zn iyonlarının ZnS formunda çöktürülmesi sağlanmıştır. Çöktürme için optimum parametrelerin tespit edilmesiyle ZnS'in liç çözeltilerinden yaklaşık %99 verimle geri kazanılabileceği belirlenmiştir. Ferrokrom baca tozu ve elektrik ark fırını tozu atıklarından elde edilen ZnS ile üretilen asimetrik düğme pil tipi süperkapasitörlerin elektrokimyasal davranışları iki elektrotlu sistemde incelenmiş, 10 mVs-1 tarama hızında sırasıyla 1723,57 Fg-1 ve 1293,94 spesifik kapasitans değerleri elde edilmiştir. Ayrıca süperkapasitörlerin kapasitesilerini 1000 döngü sonunda sırasıyla %92,82 ve %79,33 oranında koruduğu belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, ZnS'ün baca tozu atıklarından etkin ve verimli bir şekilde geri kazanılabileceğini ve süperkapasitör uygulamalarında elektrot malzemesi olarak kullanılma potansiyelinin yüksek olduğunu göstermektedir.