Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BURAK ERDEMİR
Danışman: Bahadır Keskin
Özet:
Artan nüfus ve teknolojik aletlere duyulan ihtiyacın artması sonucu enerji kullanımı giderek artmaktadır. Gerekli olan enerji ihtiyacı petrol, kömür, doğal gaz ve bunların içeriklerinden oluşan fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Ancak fosil yakıtlar uzun ileriki yıllarda tükenme tehlikesi gösterme durumundadır. Ayrıca fosil yakıtların kullanılması sonucu ortaya sera gazı emisyonları çıkarak ciddi çevre sorunlarına sebep olmaktadır. Tüm bu sebepler yeni enerji kaynakları arayışı ve aynı zamanda üretilen bu enerjinin daha verimli bir şekilde depolanması için yeni enerji depolama sistemleri arayışı ve geliştirilmesini de beraberinde getirmektedir. Enerji depolama sistemlerinde kullanılacak olan yüksek performanslı, düşük maliyetli, çevreci ve yenilenebilir malzemeler üzerinde çalışmalar yapılmaktadır. Biyokütle kaynakları yenilenebilir, çevreci hem de düşük maliyetli olmaları sebebiyle büyük ilgi görmüştür. Bir çok karbon malzeme çeşidi enerji depolama sistemleri için elektrot malzemesi olarak kullanılmak istenmektedir. Grafit bu amaçla kullanılan en iyi ticari elektrot malzemesi olmuştur. Fakat depolama kapasitesi yeterli değildir. Bu yüzden daha yüksek Kapasitans özelliğine sahip karbon malzemeler arayışına geçilmiştir. Karbon nanotüpler, grafen, gözenekli karbonlargibi karbon içerikli malzemeler elektrot malzemeleri üretimi için araştırılmaktadır.
Bu tez çalışmasında bir biyokütle kaynağı olan ve her yıl tonlarca miktar atık olarak çöpe atılan ceviz kabukları biyokütle kaynağı olarak kullanılarak hidrotermal karbonizasyon yöntemi ile karbon malzeme elde edilmiştir. Bu karbon malzeme katalizör kullanılarak (C2K) ve kullanılmadan (C1) iki farklı yöntem şekilde sentezlenip karşılaştırılması hedeflenmiştir. Daha sonra karakterizasyonları yapılmıştır. Elde edilen ürünlerden en iyi karbonize olanı seçilerek aktivasyonu geçekleştirilerek gözenekli karbon haline getirilmiştir. Aktivasyon işlemin daha yeni ve çevreci bir yöntem olarak sodyum tiyosülfat kullanılarak yapılmıştır. Aktivasyon işleminde sıcaklık sabit tutularak (sodyum tiyosülfat)/(karbon malzeme miktarı) oranına göre 0,7, 1 ve 1,3 oranları denenmiştir. Böylece sodyum tiyosülfat miktarındaki değişimin, elde edilen gözenekli karbonun morfolojisinde ortaya çıakracağı sonuçların gözlemlenmesi hedeflemiştir. Diğer yandan oranlar sabit tutularak ısı etkisinin araştırılması için 800 oC ve 900 oC de malzemeler üretilmiştir. Böylece aynı oranda sıcaklığın artması ile elde edilen gözenekli karbondaki değişim gözlemlenmiştir. Elde edilen bu gözenekli karbon elektrot malzemesinin FT-IR, BET, SEM-EDX, Raman, XRD, Zetasizer gibi yöntemler ile yapı analizleri ve karakterizasyonları yapılmıştır. Daha sonra, gözenekli karbon malzeme, iletken bir polimer ve asetilen siyahı kullanılarak çamur (slurry) hazırlanarak, nikel köpüğe kapalanması sonucunda elektrotlar üretilmiştir. Yine hazılanan slurry kullanılarak düğmepil (coincell) hazırlanmış, elektrokimyasal ölçümler ve testler yapılmıştır. Bu yöntem ile de enerji depolama sistemlerinde kullanılacak elektrot malzemeleri için uygunluğu araştırılmıştır.