Investigation of molybdenum oxide as a catalyst for non-aqueous lithium oxygen batteries

Günümüzde, dünyanın üstesinden gelmesi gereken en büyük problemlerden bir tanesi küresel ısınmadır ve bu problemin başlıca nedeni ulaşım araçlarında kullanılan fosil yakıtlar nedeniyle salınan sera gazlarıdır. Bu yüzden alternatif enerji kaynaklarına ihtiyaç duyulmaktadır ancak bu kaynakların varlığı tek başına yeterli bir çözüm sunmaz. Bu enerji kaynaklarından elde edilecek enerjiyi depolamak için uygun enerji depolama sistemlerine de ihtiyaç vardır ve bu sistemlerin fosil yakıtların yerini alabilmesi yeterli enerji yoğunluğunu ve etkinliğini sağlayabilmeleriyle mümkündür. Bu durumda, piller umut vaad eden teknolojilerdir ancak hali hazırda üretilmiş hiç bir pil sistemi gerekli olan yüksek enerji ve güç yoğunluğunu sağlamada yeterli değildir. Bu yüzden yeni ve daha etkili teknolojilerin araştırılması gerekmektedir. Bu tarz enerji depolama sistemlerine aday olabilecek en iyi teknolojilerden bir tanesi Li ve O2 elektrokimyasal çiftinin temel alındığı Li-O2 pilleridir. Li-O2 pilleri, deşarj sırasında Li anot ve aktif katot malzemesi olan oksijenin gözenekli katot malzemesi üzerinde gerçekleşen tepkimesi sonucu Li2O2 depolayarak, günümüzde kullanılan en teknolojik Li-iyon pillerinden yaklaşık olarak 10 kat daha fazla enerji yoğunluğuna ulaşabilirler. Ancak, yüksek oksijen indirgenme ve yükseltgenme tepkimesi potensiyalleri, parazitik yan reaksiyonlar ve düşük şarj-deşarj döngüselliği gibi aşılması gereken bir çok problem bu pillerin ticari olarak üretilebilir olmasının önüne geçer. özellikle elektrolit ve katot arayüzeyinde oluşan istenmeyen yan ürünler başlı başına çok büyük bir problemdir çünkü bu yalıtkan ürünler döngü sırasında katot yüzeyinde birikerek elektriksel ve iyonik ulaşımı engelleyerek şiddetli bir kapasite azalmasına neden olurlar. Bu yüzden, Li ve O2 elektrokimyasal çifti arasındaki tepkimeyi kolaylaştırması için bir çok çeşitli katalizör malzeme incelenmiştir. Bu çalışmada, molibdenyum oksit parçacıklarla dekore edilmiş çok duvarlı karbon nanotüp katot malzemesi Li-O2 piller için etkili bir elektrokatalizör olabileceği düşünülerek araştırılmıştır. Bu malzemeyi Li-O2 pillerine adapte edebilmek ve pillerin performansını arttırabilmek için çeşitli sentez yöntemleri ve parametreleri uygulanmıştır. Morfolojik, yapısal, kimyasal ve elektrokimyasal karakterizasyonlar X-Ray Kırınımı, X-Ray Fotoelektron Spektroskopisi, Saçılımlı Elektron Mikropkopu, Geçirmeli Elektron Mikroskopu ve Galvanostatik Şarj-Deşarj Testi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.