NiO doplanmış Grafen-iletken polimer kompozit malzemelerin sentezi karakterizasyonu ve süperkapasitör uygulamalarının araştırılması
Proje no. 21644 · Durum: Kapanmış · 2020
Özet
Endüstrideki gelişmelerle birlikte, enerji ihtiyacı birincil odak noktası haline gelmiştir. Bu bağlamda son yıllarda temiz ve yenilenebilir enerji kaynakları geliştirilmektedir. Teknolojideki gelişmelerle birlikte, verimli enerji depolama sistemlerine de ihtiyaç duyulmaktadır. Şarj edilebilir piller, yüksek enerji yoğunlukları nedeniyle genellikle ilk tercihtir. Bununla birlikte, süperkapasitörler pillere göre daha yüksek bir güç yoğunluğuna ve daha uzun bir ömre sahip olmalarına karşın günümüzde kullanılan elektrot ve elektrolitler nedeniyle süper kapasitörler nispeten daha pahalıdır.<br /> Proje kapsamında enerji ve güç yoğunluğu yüksek ve düşük maliyetli süperkapasitörlerin geliştirilmesi öncelikli hedeflerdendir. Karbon malzemeleri, düşük maliyetleri, geniş yüzey alanı, işlenebilirlikleri mekanik mukavemeti, iyi elektriksel iletkenliği, yüksek elektron hareketliliği, kimyasal ve termal kararlılığı nedeniyle süperkapasitör uygulamalarında elektrot malzemesi olarak uygun gözükmektedir. Bu nedenle grafitten çıkarak grafen (GR) sentezi gerçekleştirilerek süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılacaktır. İletken polimerlerin esnek ve iletken doğası, grafen oksitin iç tabakalı yapısı ile birleştirildiğinde, süperkapasitörlerde yüksek güç yoğunluğu sağlayan elektrot ile sonuçlanır. Geçiş metali oksitleri kimyasal kararlılıkları ve yüksek kapasititif özellikleri nedeni ile süperkapasitör uygulamalarında oldukça sıklıkla kullanılmaktadır.<br /> Proje kapsamında indol monomeri GR yapısı içinde kimyasal polimerleştirilecek ve NiO sentezi gerçekleştirilerek NiO-GR-PIN kompoziti elde edilecektir. Bu elektrotun elektrokimyasal performansı ve kapasitif özellikleri H2SO4 ortamında döngüsel voltammetri, kronoamperometri, kronopotansiyometri ve impedans teknikleri ile incelenecektir. Aynı zamanda galvanostatic charge/discharge eğrileri ile geliştirilen malzemenin kullanım ömrü belirlenecektir. Sentezlenen elektrot malzemesinin karakterizasyonları, X-Işınları kırınım, X-ışınları foto elektron spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskopisi teknikleri ile yapılacaktır. Önerilen malzeme süperkapasitör olarak ilk defa kullanılacak olup, süperkapasitör alanına katkı sağlayacağı öngörülmektedir. Elde edilecek yüksek kapasitans değerleri malzemenin uygulanabilirlliğini gösterecektir.