Bir süperkapasitörün elektronik modellenmesi

Abstract

Enerji depolama özelliği yüksek olan süperkapasitör üretmek için yeni elektrot malzemelerinin veya elektrolitlerin geliştirilmesi son derece önemlidir. Süperkapasitör konusunda araştırmalar yapan araştırmacılar, özgün elektrot geliştirilmesi ve özgün elektrolit geliştirilmesi konularına odaklanmıştır. Literatürde, enerji depolama aygıtı üretiminde Fitalosiyanin içerikli elektrotlar kullanıldığında, Fitalosiyanin iyon çekimini artırdığı için spesifik kapasitansta ve enerji yoğunluğunda artışlar gözlenmiştir. Literatürde son birkaç yıldır, GO-NiPc kullanılarak organik güneş hücresi, sensör ve batarya üretilen deneysel araştırmalar ve teorik araştırmalar mevcuttur. GO-NiPc kompozitin yük transferinin yüksek olduğu bu araştırmalarda gösterilmiş olmasına rağmen GO-NiPc kompozit kullanılarak süperkapasitör üretilen herhangi bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bu tez kapsamında, GO-NiPc kompozit kullanılarak elektrot üretilmesi ve süperkapasitörlerde kullanımına yönelik GO-NiPc kompozit filmin elektrokimyasal performansının araştırılması literatürde bir ilktir, bu açıdan tez özgün niteliğe sahiptir. Bu tezde GO-NiPc nanokompozit, başka malzemelerle son birkaç yıldır yapılan kompozit hazırlama araştırmalarında iletkenliğin artmasını sağlayan yenilikçi bir metod olan dondurularak kurutma metoduyla hazırlanmıştır. GO-NiPc nanokompozitin dondurularak kurutma metoduyla hazırlanması literatürde bir ilktir, bu açıdan da tez özgün niteliğe sahiptir. GO-NiPc nanokompozit elektrotun, GO ve NiPc elektrotlara kıyasla daha yüksek redoks aktivitesine sahip olduğu için daha yüksek spesifik kapasitans gösterdiği sonucuna ulaşılmıştır. GO-NiPc nanokompozit elektrot için elde edilen en yüksek spesifik kapasitansı 295 Fg-1 elde edilmiştir.

It is extremely important to develop new electrode materials or electrolytes to fabricate supercapacitors with high energy storage capacity. Researchers in the field of supercapacitor have focused on the development of novel electrodes and electrolytes. In the literature, there are experimental and theoretical researches on organic solar cells, sensors and batteries using GO-NiPc for the last few years. Although the GO-NiPc composite has been shown to be of high charge transfer, there is no study to produce supercapacitors using GO-NiPc composite. In this thesis, the electrochemical performance of GO-NiPc composite film for the fabrication of electrodes using GO-NiPc composite and its use in supercapacitors is the first in the literature. In this thesis, GO-NiPc nanocomposite was prepared by hydrothermal freeze-drying method which is an innovative method for increasing the conductivity in the composite preparation studies which have been made for the last few years with other materials. The preparation of GO-NiPc nanocomposite by hydrothermal freeze-drying method is the first in the literature, and in this respect, this is the second novelty of the thesis. It has been concluded that the GO-NiPc nanocomposite electrode has higher specific capacitance as it has higher redox activity than GO and NiPc electrodes. The highest specific capacitance obtained for the GO-NiPc nanocomposite electrode was obtained 295 Fg-1.