Metal oksit elektrotlarının süperkapasitör performansları üzerindeki etkisinin araştırılması

Abstract

Bu tezin amacı yüksek enerji ve güç yoğunluklu ve çevrim kararlığına sahip süperkapasitörlerde kullanılan elektrotların üretiminin başarılmasıdır. Çalışma da malzemelerin elektrokimyasal indirgenmesi ve alaşımsızlandırma gibi nano üretim süreçleri geliştirilmiştir. Bu amaçla nikel köpük üzerinde direkt olarak sırasıyla çinko biriktirilmesi ardından Ni köpük üzerinden alaşımsızlaştırma yapılarak Ni köpük üzerinde nano gözenekli nikel(np-Ni) elektroaktif malzeme olarak biriktirilmiştir. Nikel köpük bazik sulu elektrolitte çalışan süperkapasitörlerde mükemmel elektrokimyasal kararlılığı ile iyi bir akım toplayıcısıdır. Nanogözenekli nikel(np-Ni) yüksek gözeneklilik, yüzey/hacim oranı ile iyon taşınımı için kısa difüzyon yolları sağlayan geçirgen bir malzemedir. Np-Ni malzeme NF üzerinde özgülkapasitansı artırmak amacıyla katot elektrot olarak kullanılmıştır. Anot ve katot elektrotlarda sulu potasyumhidroksit (KOH) elektrolit kullanılması uygun görülmüştür. Elektrokimyasal ölçümler, döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve empedans spektroskopisi teknikleri kullanılarak aygıt tasarımı gerçekleştirilmiştir. Süperkapasitör elektrot sisteminin akım-potansiyel davranışı ve yük depolama mekanizmasının tersinirliği ile ilgili bilgi veren CV ölçümleri için en sade elektrottan başlayarak hedeflenen katotota doğru modifiye edilmiş elektrotların her biri için ayrı ayrı analiz yapılmıştır. Elektrokimyasal ölçümler için başlangıçta en sade elektrottan başlayarak hedef katot elektrota doğru yani Nikel, Nikel-Çinko, Nikel Çinkosuz;(Katot) ve Anot (bakır ve platin) elektrotlar için üç elektrot konfigürasyonu 6M KOH elektroliz içinde gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise (Katot/Anot) ikili elektrot sistemi kullanarak aynı analizler yapılmış olup üçlü elektrot sistemi ile mukayese etme imkânı oluşmuştur. Bazik elektrolitik ortamda elektroaktif malzemelerin indirgenme-yükseltgenme tepkimeleri, kapasitif özellikleri ve çevrim kararlılıkları dönüşümlü Voltametri (CV)ve galvanostatik şarj-deşarj çevrimi (GCD) ölçüm teknikleri kullanılarak incelenmiştir.