Süperkapasitör için meşe mazısı temelli ve mikrodalga destekli aktif karbondan elektrot üretimi

Dünya genelinde artan nüfus ve teknolojik gelişmeler enerjiye olan ihtiyacı her geçen gün artırmaktadır. Enerji talebinin artmasıyla birlikte üretilen enerjiyi depolamak ve sonradan kullanmak büyük önem arz etmektedir. Süper kapasitörler, enerji depolama sistemlerinde yükleri hızlı bir şekilde depolayıp transfer ettikleri için son zamanlarda ilgi odağı olmuştur. Bu tez çalışmasında, meşe mazısından üretilen mikrodalga destekli aktif karbonlar kullanılarak süperkapasitörler için iyi özelliklere sahip olan yeni bir elektrot malzemesi üretilmiştir. Çalışmanın birinci aşamasında, meşe mazısı biyokütlesi karbonizasyon ve baz aktivasyonu yoluyla aktif karbona dönüştürülmüş; ikinci aşamada, elde edilen aktif karbonlar farklı sürelerde ve farklı güç değerlerinde mikrodalga enerjisine tabi tutulmuş; üçüncü aşamada ise elde edilen numuneler kullanılarak hedeflenen elektrotlar üretilmiştir. Üretilen süperkapasitör elektrotlarının elektrokimyasal performansları oda sıcaklığında galvanostatik şarj-deşarj (GCD), Döngüsel voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılarak test edilmiş olup elektrotların kapasitesi ve kararlılıkları hesaplanmıştır. Üretilen bu elektrotlar kullanılarak toplamda dört farklı süperkapasitör hücresi geliştirilmiştir. Döngüsel voltametri eğrileri incelendiğinde, geliştirilen süperkapasitör hücrelerinin ideal kapasitif davranışı gösteren simetrik dikdörtgensel şekiller oluşturduğu görülmüştür. En iyi spesifik kapasitans değeri, 20 dk boyunca 500 W gücünde mikrodalga enerjisine tabi tutularak üretilen MAQ-4 numunesinin elektrotlarından (1 A/g akım yoğunluğunda 283,9 F/g) elde edilmiştir. 6 M KOH elektrolitinde 4 A/g akım yoğunluğunda 100 GCD döngüsünden sonra MAQ-1, MAQ-2, MAQ-3 ve MAQ-4 elektrotlarının kapasitans tutma oranları sırasıyla %94,4, %99,7, %92,6 ve %94,4 olarak hesaplanmıştır. Alınan sonuçlar, meşe mazısı biyokütlesinden üretilen aktif karbonlara mikrodalga enerjisinin uygulanmasıyla elde edilen elektrotların iletkenliği, kapasitesi, üstün döngüsel kararlılığı, çevre dostu olmaları ve düşük maliyetli olmaları nedeniyle gelecekte enerji depolama teknolojisi için önemli bir alternatif olabileceğini göstermiştir.