Bor katkılı ve biyokütle temelli karbon süperkapasitör enerji depolama malzemelerinin geliştirilmesi

Üretilen enerjiyi daha sonra kullanmak üzere depolamaya enerji depolama denir. Enerji depolamanın birden fazla çeşidi vardır. Süperkapasitör yüksek enerji ve güç yoğunluğu, yüksek çevrim ömrü, hızlı şarj/deşarj özelliklerine sahip enerji depolama sistemlerinden biridir. Süperkapasitörlerin enerji depolama kapasitelerinin ve enerji yoğunluğunun arttırılması ile ilgili elektrot malzemesi geliştirilmesi üzerine birçok çalışmalar yapılmaktadır. Süperkapasitör elektrot malzemesi olarak karbon temelli malzemeler de kullanılmaktadır. Bu çalışmada karbon enerji depolama malzemesi, yenilenebilir biyokütle kaynağından geliştirilmiştir. Yenilenebilir biyokütle olarak yerel çay atıkları kullanılmıştır. Çay atıkları biyokütlesinin pirolizi ile karbonize materyal türetilmiştir. Karbon materyalin enerji depolama kapasitesinin artırılması için grafitizasyon, aktivasyon ve heteroatom/bor katkılama işlemleri uygulanmıştır. Ayrıca nitrik asit ile partikül boyutunun geliştirilmesi ve enerji depolama özelliğinin değişimi de incelenmiştir. Elde edilen elektrot malzemelerinin detaylı karakterizasyonları yüzey alanı ölçümü (BET), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışınımı kırınım yöntemi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), termogravimetrik analiz (TGA), Parçacık Boyutu Dağılımı yöntemleriyle yapılmıştır. Kapasitansların belirlenmesi için üç elektrotlu sistem ile elektrokimyasal ölçümler (CV ölçümü) gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucunda geliştirilen BC-B-Y-KOH2-B2 materyalinin 69,3 F/g ile en yüksek yarı hücre enerji depolama kapasitesine sahip olduğu gözlenmiştir. Grafitizasyon, aktivasyon ve katkılama işlemleri ile amorf yapının geliştirilip enerji depolama kapasitesinin artırılabileceği ve yenilenebilir çay atığı biyokütlesinin enerji depolama materyali olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.