Özet:
Bu tez çalışmasında, mevcut enerji depolama sistemlerine alternatif olabilecek
süperkapasitörler için grafen esaslı malzemeler geliştirilmiştir. Elektrokimyasal çift tabaka
kapasitörleri için geliştirilen heteroatom katkılı grafen esaslı elektrot ve toz malzemeler
kullanılarak yüksek performanslı süperkapasitör sistemleri yapılmıştır. Bu kapsamda, Yucel
Metot ile elde edilen kükürt (S), azot (N), klor (Cl), fosfor (P) ve kükürt-azot katkılı grafen
esaslı malzemelerin elektrot olarak kullanılmasıyla geniş potansiyel çalışma aralığına,
yüksek enerji ve güç yoğunluğuna sahip simetrik süperkapasitör sistemleri geliştirilmiştir.
Yucel Metot ile üretilen heteroatom katkılı grafen esaslı malzemeler, literatürde yer alan
mevcut grafen sentez yöntemlerine göre daha çevreci ve ekonomiktir. Bu yöntemde, grafit
gibi bir ucuz öncül malzeme kullanılarak klasik üç elektrotlu elektrokimyasal hücrede tek
basamakta, yüksek kalitede, heteroatom katkılı grafen sentezi yapılmaktadır. Sentezlenen
grafen esaslı elektrot ve tozların karakterizasyonları için elektrokimyasal (dönüşümlü
voltametri, elektrokimyasal empedans spektroskopisi ve dönüşümlü şarj deşarj testleri),
spektroskopik ve mikroskobik yöntemler kullanılmıştır. Grafen esaslı toz malzemelerin
süperkapasitör performansları düğme tipi (coin cell) hücre içinde incelenmiştir. Bu tez
çalışmasında, en yüksek kapasitans değeri (2531 mF/cm2
) klor katkılı grafen esaslı elektrot
ile tozlarda ise N-katkılı grafen esaslı toz malzeme ile (235.3 F.g-1
) elde edilmiştir. Tez
kapsamında elde edilen kapasitans değerlerinin literatürde mevcut olan kapasitans
değerlerinden daha yüksek olduğu saptanmıştır.
