Mikroalg temelli aktif karbon kullanarak hidrojen üretiminin hızlandırılması ve korona etkisi altında performansı arttırılan bir prototip süperkapasitör geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında, Dunaliella Salina mikroalgi çift fonksiyonlu bir malzeme olarak hem süperkapasitör elektrot malzemesi hem de hidrojen üretimi için katalizör malzemesi olarak kullanılmıştır. Aktif karbon eldesi için kimyasal aktivasyon malzemesinin türü, aktivasyon malzemesinin miktarı, yakma sıcaklığı ve yakma süresi gibi parametreler kimyasal aktivasyon/karbonizasyon için belirlenmiş olup, Taguchi ortogonal diziler yöntemi L9 (3,4), deneysel tasarım için klasik yöntemlere alternatif olarak kullanılmıştır. Belirlenen deneysel tasarıma uygun şekilde elde edilen aktif karbonlar süperkapasitör elektrot malzemesi olarak kullanılarak elektrokimyasal performansları incelenmiştir. En iyi spesifik kapasitans değeri 1 A/g akım yoğunluğunda 284,86 F/g ile MAD-3 elektrodu için elde edilmiştir. Elde edilen spesifik kapasitans değerlerine lineer regresyon modeli uygulanarak deney parametrelerinin içerisinde spesifik kapasitans değerine en belirgin etkinin yakma sıcaklığı parametresi olduğu görülmüştür. MAD-3 elektrot materyal daha sonra farklı uygulama gerilimi frekansı değerlerinde korona boşalmalarına maruz bırakılarak elektrokimyasal performansı geliştirilmiştir. Elektriksel aktivasyon ile elde edilen tüm elektrotların kapasiteleri MAD-3 elektrotundan daha yüksek olup, en iyi kapasite değerinin 1 A/g akım yoğunluğunda 335,23 F/g değeri ile en düşük frekans değeri olan 50 Hz uygulama gerilimi frekansında MAD-C50 elektrodu için elde edilmiştir. Malzemeye ait SEM ve BET analizi sonuçları, korona boşalmasının aktif karbonun yüzey alanı ve gözenek hacmini arttırdığını ve dolayısıyla süperkapasitör elektrotlarının elektrokimyasal performansını iyileştirdiğini göstermiştir. MAD-C50 için 2 A/g akım yoğunluğunda 1000 döngü sonrası kapasitans azalması %15, 10 A/g akım yoğunluğunda 2000 A/g için %22,57 olarak hesaplanmıştır. Bununla birlikte MAD-C50'nin enerji yoğunluğu, 485,50 W/kg güç yoğunluğunda 19,92 Wˑh/kg olarak hesaplanmıştır. Ayrıca elde edilen aktif karbonlar NaBH4'ün metanolizinde katalizör olarak kullanılmış olup en yüksek HÜH(max) değeri, 0,1 g katalizör ve 0,25 g NaBH4 varlığında 13,085 mLˑmin-1gcat-1 ile 60 °C ortam sıcaklığında ölçülmüştür. Lineer regresyon sonuçlarına göre maksimum hidrojen üretim hızına en belirgin etkiyi H3PO4 parametresi göstermiştir. Alınan sonuçlar, Dunaliella Salina mikroalginin hem elektrokimyasal hem de hidrojen üretimi açısından iyi bir performans sergilediğini göstermiştir.