Atık biyokütlelerden elde edilen karbon aerojellerin enerji depolama malzemesi olarak kullanım potansiyelinin belirlenmesi

Karbonlu malzemeler gözenek yapıları ve elektriksel iletkenliklerinin uygun olmasından dolayı enerji depolama ve dönüştürme sistemlerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Doğal biyokütleden üretilen karbonlu malzemeler, geniş ve sürdürülebilir kaynakları ve düşük maliyetleri nedeniyle büyük ilgi görmektedir. Selüloz bazlı biyokütle atıklarından elde edilen karbon aerojeller, elektriksel ve termal özelliklerinin iyi olması, makro-mikro gözeneklere sahip olması ve yapısal özelliklerinin kontrol edilebilmesi nedeniyle pek çok alanda kullanılmaktadır. Bu tezde, bir atık biyokütle türü olan atık nar kabuklarından, karbon aerojel üretilmiş ve karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Çalışmada; karbon aerojellerin üretimi için iki farklı yöntem kullanılmıştır. İlk yöntemde dondurarak kurutmanın ardından piroliz ile karbon aerojel üretilmiş, ikinci yöntemde birinci yönteme ek alarak hidrotermal karbonizasyon yöntemi kullanılmıştır. Her iki yöntemde de piroliz sıcaklıkları 400-600-800 °C ve ısıtma hızı 5 °C/dk seçilerek deneysel çalışmalar yapılmıştır. Son aşamada ise, üretilen karbon aerojellerin yoğunluk tayini, elementel analiz, FT-IR, Raman, TGA, DSC, XRD ve SEM analizleri ile ürünlerin karakterizasyonları yapılmıştır. Buna paralel olarak yapılan iki yöntem karşılaştırılmış ve yapısal özelliği en iyi olan karbon aerojeller tespit edilmeye çalışılmıştır. Hidrotermal karbonizasyon ile elde edilen karbon aerojellerin yapısal özelliklerinin daha üstün olduğu ve daha kararlı karbon yapılarına sahip olduğu yapılan karakterizasyon çalışmaları ile belirlenmiştir. Karbon aerojellerin sentezi ve enerji depolama alanında kullanılabilirliği için hidrotermal karbonizasyon prosesi kullanımının biyokütlenin kütle ve enerji değerini yükselttiği sonucuna varılmıştır.