Demir sülfür ve çinko sülfür katkılı iletken polimer kompozitlerin termoelektrik özelliklerinin araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ELİF ŞEN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Volkan Uğraşkan
Eş Danışman: Birol Işık
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Termoelektrik (TE) sistemler, ısıyı doğrudan elektrik enerjisine çevirme yetenekleri sayesinde, katı hal enerji dönüştürücüleri arasında oldukça umut verici bir grup olarak değerlendirilmektedir. Polimer esaslı TE malzemeler; doğal olarak düşük ısı iletkenlikleri, özelleştirilebilir moleküler yapıları, mekanik esneklikleri, çevresel dayanıklılıkları ve düşük toksisiteleri ile geleneksel inorganik esaslı TE malzemelerden önemli ölçüde farklıdır. Polianilin (PANI), polipirol (PPy) ve poli(3,4-etilendioksitiyofen) (PEDOT) vb. iletken polimerler, organik TE malzemeler olarak en çok araştırılan malzemeler arasında yer almaktadır. Bu polimerler arasında, PPy; üst düzey kimyasal ve termal stabilitesi, uygun maliyeti, kolay üretim süreci ve görece yüksek Seebeck katsayısı ile TE uygulamalar için avantaj sağlamaktadır. Ancak, organik sistemlerdeki elektriksel iletkenlik ile Seebeck katsayısı arasındaki ters orantılı ilişki ve saf PPy'nin ortalama düzeyde elektriksel iletkenliği, PPy' nin TE performansı üzerinde sınırlayıcı etkiler yaratmaktadır. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için kimyasal doping ve organik-inorganik hibrit kompozitlerin geliştirilmesi, iletken polimerlerin elektronik yapısını değiştirmek ve yük taşıyıcılarının iletimini artırmak için uygulanan iki yöntemdir. Bu tez çalışmasında, demir sülfür (FeS) ve çinko sülfür (ZnS) katkılandırmasının PPy' nin TE özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Metal sülfürler; dünya üzerindeki bol kaynakları, düşük toksisiteleri ve iyi elektriksel iletkenlik ile termal iletkenlik özellikleri nedeniyle inorganik dolgu maddeleri olarak tercih edilmiştir. Polimer matrisinin TE performansı üzerindeki metal sülfür eklemesinin etkisini değerlendirmek için, değişik katkı içeriklerine (ağırlıkça %1, %3, %5, %7 ve %10) sahip PPy/FeS ve PPy/ZnS kompozitleri hazırlanmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde FeS ve ZnS ilavesinin, saf PPy'ye kıyasla TE performansta belirgin bir iyileşmeye yol açtığı gözlenmiştir. Saf PPy'nin güç faktörü değeri 0,4 μW/mK² olarak elde edilmiştir. FeS katkılandırması ile güç faktörü 120,6 μW/mK² değerine ulaşırken, ZnS ile katkılandırılmış kompozitlerde en yüksek güç faktörü değeri 167,7 μW/mK² olarak elde edilmiştir. Sonuç olarak, FeS ve ZnS ile katkılandırılmış PPy hibrit kompozitlerin, atık ısı geri kazanımı ve oda sıcaklığında çalışabilen, düşük maliyetli ve ayarlanabilir TE malzemeler olarak potansiyel gösterdikleri belirlenmiştir.