Gelecek nesil enerji depolama cihazları için sürdürülebilir elektrotlar

Bu tez, biyokütle kaynaklı karbon elektrotlarının bir sonraki nesil süperkapasitörler için geliştirilmesi ve optimizasyonuna odaklanarak, yapı modifikasyonları ve malzeme entegrasyonu yoluyla elektro-kimyasal performansın artırılmasını incelemektedir. Çalışma, biyokütle öncüllerinden türetilen aktif karbon elektrotlarının sentezi ve karakterizasyonu ile başlamaktadır. Bu malzemelerin gözenekli yapısı, özgül yüzey alanı ve elektro-kimyasal özellikleri, Brunauer–Emmett–Teller (BET) yüzey alanı ölçümleri, Raman spektroskopisi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) gibi teknikler kullanılarak sistematik bir şekilde analiz edilmiştir. Elektro-kimyasal performans, döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve elektro-kimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleriyle değerlendirilmiştir. Performansı daha da artırmak amacıyla, tez, biyokütle kaynaklı aktif karbon elektrotlarına indirgenmiş grafen oksit ve karbon kuantum noktalarının entegrasyonunu incelemektedir. Optimizasyon sonucu elde edilen kompozit elektrotlar, kapasite tutma ve çevrim kararlılığında önemli iyileşmeler sergilemektedir. Araştırma ayrıca, borlu doplanmış indirgenmiş grafen oksit ile aktif karbon elektrotlarının entegrasyonunu inceleyerek, özelleştirilmiş yüzey kimyası ve geliştirilmiş yük transfer kinetikleri sayesinde enerji depolama performansının arttığını göstermektedir. Ayrıca, iyon hareketliliğini ve elektrolit stabilitesini artırmak amacıyla, cihaz performansını daha da iyileştiren yeni bir karbon kuantum nokta bazlı jel elektrolit geliştirilmiştir. Bu tezin bulguları, biyokütle kaynaklı karbon malzemelerinin süperkapasitörler için sürdürülebilir ve yüksek performanslı elektrot malzemeleri olarak potansiyelini vurgulamaktadır.