Piroliz yakıt yağından karbon esaslı malzemelerin üretilmesi ve süperkapasitör uygulamalarının 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: ERSİN YILDIZ

Danışman: Metin GENÇTEN, GAMZENUR ÖZSİN ÖZDEMİR

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Pillerin icadından bu yana enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesine yönelik çok sayıda çalışma yürütülmüş; günümüzde ise enerji verimliliği ve güç-enerji dengesi açısından süperkapasitörler öne çıkan teknolojiler arasında yerini almıştır. Bu doğrultuda, süperkapasitörlerin daha düşük maliyetli ve yüksek verimli hale getirilmesi amacıyla karbon bazlı çeşitli elektrot malzemeleri üzerine odaklanan araştırmalar yapılmıştır. Yapmış olduğumuz çalışmada da aromatik hidrokarbonca zengin bir petrol atık ürünü olan PFO (Pirolize Fuel Oil) kullanılmıştır. Kullanılan PFO tozları bromlama/debromlama, azot ortamında karbonizasyon ve CO2 aktivasyonu gibi farklı proseslere sahiptirler. Bu tozların kimyasal karakterizasyonu yapıldıktan sonra PFO'lardan üretilen elektrotlar ile H2SO4 ve KOH elektrolitleri kullanılarak düğme tipi süperkapasitörler üretilmiştir. Süperkapasitörler CV (Döngüsel Voltametri), GCD (Galvanostatic Şarj-Deşarj), EIS (Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi) ve uzun döngü elektrokimyasal testlerine tabi tutulmuştur. Elde edilen sonuçlara göre en iyi alansal kapasitans %20 bromlama ve CO2 aktivasyonuna sahip elektrot ile H2SO4 elektroliti kullanılarak üretilen süperkapasitörde elde edilmiştir. 10 mV·s⁻¹ tarama hızında 83 mF·cm⁻², 0,5 mA·cm⁻² akım yoğunluğunda ise 133,5 mF·cm⁻² kapasitans değerlerine ulaşılmıştır. Bununla birlikte uzun döngü performanslarının belirlenmesi için 2 mA·cm⁻² akım yoğunluğunda 5000 döngü şarj-deşarj uygulanmıştır. En yüksek enerji yoğunluğu olarak 47,4 µWh·cm⁻², en yüksek güç yoğunluğu olarak da 1483,3 µW·cm⁻² değerlerine ulaşılmıştır. 5000 döngü sonunda ilk döngüye göre herhangi bir kapasitans kaybı yaşanmadığı görülmüştür. Elde edilen yüksek kapasitans değerleri ve kapasitans korunumu dikkate alındığında, atık petrol yan ürünlerinin süperkapasitörlerde enerji depolama sistemi olarak değerlendirilebileceği ve bu bulguların gelecekteki araştırmalar için yol gösterici olabileceği anlaşılmaktadır.