Polivinilpirolidon kullanarak genişletilmiş grafit/h-BN esaslı köpük elektrotlarının üretilmesi elektrokimyasal karakterizasyonu
5. BİLSEL INTERNATIONAL WORLD SCIENTIFIC AND RESEARCH CONGRESS, İstanbul, Türkiye, 5 - 06 Ekim 2024, ss.463-471, (Tam Metin Bildiri)
- Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
- Basıldığı Şehir: İstanbul
- Basıldığı Ülke: Türkiye
- Sayfa Sayıları: ss.463-471
- Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
- Karadeniz Teknik Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
Enerji depolama, güneş, rüzgâr ve jeotermal gibi kesintili kaynakları dengeleyerek yenilenebilir enerji kaynaklarını tamamlayıcı bir rol almaktadır. Geliştirilen çeşitli enerji depolama teknolojileri arasında süperkapasitörler, hızlı şarj/deşarj yetenekleri sayesinde ön plana çıkmaktadır. Geleneksel bataryalara göre daha uzun ömürlü ve çevre dostu malzemelerden üretilebiliyor olmaları, süperkapasitör teknolojilerini sürdürülebilir ve temiz bir gelecek için önemli avantajlar sağlamaktadır. Bu malzemeler arasında karbon esaslı malzemeler yaygınca kullanılmaktadır. Yapılan çalışmada genişletilebilir grafit tozları mekanik öğütme yöntemi ile nano boyutta h-BN ile takviyelendirilmiştir. Isıl işlemin ardından üretilen genişletilmiş grafit/h-BN tozları preslenerek serbest duran elektrotlar üretilmiştir. Ardından aynı malzeme polivinilpirolidon kullanılarak köpük forma getirilmeye çalışılmıştır ve bu prosesin elektrokimyasal davranışların üzerindeki etkisi incelenmiştir. Aynı geometride üretilen ve test edilen elektrotlarda PVP ile köpükleştirilen elektrot 10 mV/s tarama hızında 325,7 mF/cm2 spesifik kaspaitans sergilerken katkısız elektrot 200,1 mF/cm2 spesifik kapasitans sergilemiştir. 3 mA/cm2 akım yoğunluğunda yapılan şarj/deşarj testlerinde ise köpükleştirilmiş elektrot 2 kat daha uzun deşarj süresine sahiptir. Buradan hareketle süperkapasitör uygulamalarında elektrot malzemelerinin PVP ile köpük oluşturulması elektrot performansını geliştiren düşük maliyetli bir çözüm sunmaktadır.
Energy storage is complementary to renewable energy sources by balancing intermittent sources such as solar, wind, and geothermal. Among the various energy storage technologies developed, supercapacitors stand out thanks to their fast charge/discharge capabilities. The fact that they can be produced from longer-lasting and environmentally friendly materials compared to conventional batteries provides supercapacitor technologies with significant advantages for a sustainable and clean future. Among these materials, carbon-based materials are widely used. In this study, expandable graphite powders were reinforced with nano-sized h-BN by mechanical milling. After heat treatment, the expanded graphite/h-BN powders were pressed to produce free-standing electrodes. The same material was then foamed using polyvinylpyrrolidone and the effect of this process on electrochemical behavior was investigated. In the electrodes produced and tested in the same geometry, the PVP foamed electrode exhibited a specific capacitance of 325.7 mF/cm2 at a scan rate of 10 mV/s while the undoped electrode exhibited a specific capacitance of 200.1 mF/cm2. In charge/discharge tests at 3 mA/cm2 current density, the foamed electrode has 2 times longer discharge time. Therefore, foaming electrode materials with PVP in supercapacitor applications offers a low-cost solution that improves electrode performance.