Süperkapasitör uygulamaları için Mn-oksit filmlerin üretilmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FİZİK ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: İLKNUR ORHAN ÜSTÜNDAĞ
Danışman: Mürşide Şafak Hacıismailoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:MnO2 elektrotlar, metal, metal oksit ve karbon alttabakalar üzerine elektrodepozisyon yöntemi ile üretildi. Burada metal alttabaka direnç davranışını, metal oksit alttabaka direnç-kapasitif davranışını ve karbon alttabaka kapasitif davranışı baskın olarak sergilediğinden özellikle tercih edildi. Bunun yanında metal alttabaka üzerine MnO2 büyütülmeden önce çeşitli yüzey işlemleri yapıldı. Bu yüzey işlemleri zımparalama, ultrasonifikasyon, asite daldırma ve pasivasyon olarak özetlenebilir. Ayrıca depozisyon potansiyeli ve yük miktarı değiştirilerek metal alttabaka üzerine MnO2 üretildi. Elektrotların yapısal ve kimyasal özellikleri Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), X-ışını Kırınımı (XRD), X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Temas Açısı tayini, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve Enerji Dağılımlı X-ışını Spektroskopisi (EDX) ile incelendi. Elektrokimyasal davranışları, Empedans Spektroskopisi (EİS), Mott-Schottky (M-S) tekniği ile karakterize edildi. Kapasitif davranışları Dönüşümlü Voltametri (CV) ve Galvanostatik Şarj-Deşarj (GCD) teknikleri ile araştırıldı. Elde edilen yapısal ve kimyasal özelliklerin kapasitif davranışlara nasıl etki ettiği araştırıldı. Buna göre karbon alttabaka üzerine üretilen MnO2 elektrotun spesifik kapasitans değeri 1049 F/g bulundu. Bu değer, literatürde bulunan en yüksek değerlerden biridir. Metal ve metal oksit üzerine üretilen elektrotlardan elde edilen spesifik kapasitans değeri daha düşüktür. Buradan karbon alttabakanın MnO2' nin kapasitif davranışına katkı sağladığı sonucu çıkarılabilir. Metal, metal-oksit ve karbon alttabaka üzerine üretilen MnO2 elektrotlarda 1000 döngü sonrasında spesifik kapasitans değerlerinde sırasıyla %182, %156 ve %110'luk artış gözlendi. Bu durum literatürde kendi kendine iyileşme olarak adlandırılır ve cihazların kullanım ömrünü uzatır. MnO2 elektrotlar kullanılarak simetrik süperkapasitör cihazlar üretildi. Elektrotlardakine benzer şekilde elektrokimyasal ve kapasitif davranışları araştırıldı. Süperkapasitörün kırmızı LED'i 1 dk kadar çalıştırdığı görüldü. Sonuç olarak bu süperkapasitörler düşük ve orta güç gerektiren sistemlerde enerji depolama cihazı olarak kullanılabilir.