Süperkapasitörler için nanohibrit yapılı nikel köpük destekli elektrot malzemelerin sentezi

Abstract

Hızla artan nüfus, sanayileşme ve küreselleşmenin etkisiyle enerji talebi günden güne artmaktadır. Dünyadaki enerji sıkıntısı ve çevre kirliliğinin artması ile birlikte yenilenebilir enerjiyi kullanmak zorunlu hale gelmektedir. Yeni tip enerji depolama cihazı olarak süperkapasitörler; kondansatörler ve pillere karşın mükemmel özellikler sergilemektedir. Elektrikli otomobiller, güç sistemleri ve kablosuz iletişim araçları gibi birçok alanda süperkapasitörlerin kullanımına başlanmıştır. Bu tez çalışmasında, hidrotermal sentez yöntemi (T=120°C) ile hazırlanan farklı koşullara sahip ZnCo2O4/Ni köpük nanokompozit malzemelerin süperkapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Sentezlenen nanokompozit elektrot malzemeleri X-ışını difraktometresi (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), ve enerji dağılım spektroskopisi (EDS) yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca çevrimsel voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve galvanostatik şarj / deşarj (GCD) yöntemleri kullanılarak malzemelerin spesifik kapasitansları ve kapasiteleri her bir elektrot için belirlenmiştir. En yüksek spesifik kapasitansa (110 F/g) 4 saatlik hidrotermal sentez yöntemi ile hazırlanan ZnCo2O4 /Ni köpük elektrot malzemesi sahiptir. Elde edilen nanokompozit elektrotlarda nanoplaka, nanotel ve karahindiba benzeri yapılar görülmüştür.

With the effect of rapidly increasing population, industrialization and globalization, energy demand is increasing day by day. With the energy shortage in the world and the increase in environmental pollution, it becomes necessary to use renewable energy. Supercapacitors as a new type of energy storage device; exhibits excellent properties against capacitors and batteries. The use of supercapacitors has begun in many areas such as electric cars, power systems and wireless communication devices. In this thesis, the usability of ZnCo2O4/Ni foam nanocomposite materials prepared by hydrothermal synthesis method (T=120°C) with different conditions as electrode material in supercapacitors was investigated. The synthesized nanocomposite electrode materials were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and energy distribution spectroscopy (EDS) methods. In addition, the specific capacitances and capacitances of the materials were determined for each electrode using cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and galvanostatic charge / discharge (GCD) methods. The ZnCo2O4 /Ni foam electrode material prepared by the 4-hour hydrothermal synthesis method has the highest specific capacitance (110 F/g). Nanoplate, nanowire and dandelion-like structures were observed in the obtained nanocomposite electrodes.