Muz kabuğundan katkılı karbon malzeme eldesi ve süperkapasitör uygulamaları

Günümüzde elektrik enerjisinin yüksek miktarlarda ve düşük maliyetlerle depolanabilmesi enerji depolama sistemlerinin en önemli problemlerinden biridir. Son zamanlarda daha fazla ilgi çeken enerji depolama uygulamalarından biri de süper kapasitörlerdir. Bu çalışmada süper kapasitörlerde elektrot malzemesi olarak kullanılabilecek biyokütle kaynaklı muz kabuğundan saf olarak (I), NaCl ile aktivasyon yapılarak (II), Na2SO4 ile aktivasyon yapılarak (III) ve tiyoüre (IV) ile aktivasyonu gerçekleştirilen aktif karbonların karakterizasyonu yapılmış ve elektrokimyasal özellikleri araştırılmıştır. Bu tez üç aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada hazırlanan muz kabuğu ve/veya muz kabuğu ve aktivatör karışımları 800 oC'de ısıl işlem uygulanarak aktivasyon edilmiş ve aktivasyon edilmemiş aktif karbonların üretimi gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise sentezlenen aktif karbonun karakterizasyonu için X-ışını kırınım analizi (XRD), Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), elementel analiz, Yüzey Alanı Ölçüm Analizi (Brunauer-Emmett-Teller, BET), Enerji Dağılım X-Işını Spektrometresi (EDX) ve Raman spektroskopisi analizleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerinin elektrokimyasal performansları, Döngüsel Voltametri (CV), Galvanostatik Şarj-Deşarj (GCD), Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ölçümleri ile analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda saf muz kabuğundan üretilen aktif karbonun BET yüzey alanının 6 m2 g-1 en düşük yüzey alanına sahip olduğu, Na2SO4 ile aktivasyonu gerçekleştirilen aktif karbonun BET yüzey alanının 1071 m2 g-1 olduğu görülmüştür. CR2032 düğme tipi batarya haznesi kullanılarak 6 M KOH elektroliti ile gerçekleştirilen elektrokimyasal analizlerde saf muz kabuğundan üretilen aktif karbonun 0,2 A g-1 akım yoğunluğunda 68,2 F g-1 ve 5 mV s-1 tarama hızında 58,7 F g-1 ile en yüksek kapasitans değeri elde edildiği, 10000 şarj-deşarj döngüsü sonunda %74 kapasite tutma oranına sahip olduğu tespit edilmiştir.