17
Archived Theses
0
DOIs Assigned
0%
DOI Rate
Discipline
Sodyum bazlı jeton pil üretimi ve performans analizlerinin incelenmesi
Si katkılı Na0.67Mn0.5Fe0.5O2 örnekleri başarılı bir şekilde üretildi ve yapısal özellikleri için x-ışını kırınımı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ölçümleri yapılmıştır. XRD analizinde amorf bir yapı ve Si katkılamasıyla safsızlık pikleri gözlenmiştir. Ek olarak hücre parametreleri Si katkılamasıyla neredeyse hiç değişmemiştir. Si katkılı piller, katkısız pillerin CV'si ile benzer döngüsel voltametri (CV) grafikleri göstermiştir. Oda sıcaklığında sabit akım için şarj / deşarj döngüsü ölçümlerine göre, en az kapasite kaybı Na0.67Mn0.5Fe0.48Si0.02O2 örneğinde elde edilmiştir. Döngü ölçümleri de 50 ° C'de incelenmiş ve elektrokimyasal özelliklerin sıcaklıkla değiştiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Na0.67Fe0.5Mn0.5O2, Si-modifikasyonu
Malatya' da bulunan güneş enerji santrallerine ait üretim verilerinin analiz edilmesi
Enerji ihtiyacının artması, fosil enerji kaynaklarının tükenmesi ve bunların çevreye verdiği zararla birlikte alternatif enerji kaynaklarının önemi gün geçtikçe artmaktadır. Bu nedenle alternatif enerji kaynaklarından olan Güneş Enerji Sistemleri giderek yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, Malatya ilinde bulunan güneş enerji santralleri ile ilgili çalışmalar incelenmiş ve bunlara ait üretim analizleri yapılmıştır. Uygulama olarak, birinci yöntemde Malatya ilinde Battalgazi ve Yeşilyurt İlçelerinde lisanssız olarak üretim yapan 0.99 MW gücünde 8 farklı Güneş Enerji Santralinin arazi bilgileri ve teknik bilgileri ile birlikte 2021 yılı Mayıs ayının 10. günü, 11. Günü ve 12. Günlerine ait günlük toplam enerji üretimlerinin analizleri yapılmıştır. İkinci yöntem olarak da Malatya ili Battalgazi ilçesinde aynı bölgede bulunan kurulu güçleri farklı güneş enerji santrallerine gidilerek meteoroloji istasyonu kurulumu yapılmıştır. Aynı zaman diliminde aynı güneş ışınım değerleri ile anlık üretimleri incelenerek gerekli üretim analizleri yapılmıştır. Meteoroloji istasyonu verileri ile 3 farklı güneş enerji santralinin üretimlerinin kıyaslanması sağlanmaktadır. Ülkemizde artan nüfus ile artan enerji ihtiyacını karşılamak üzere yenilebilir enerji kaynaklarının önemli olduğu bu dönemde yapılan GES' lerin tesis edilmeden önce arazilere uygun şekilde projelendirme yapılması ve mühendislik hizmetlerinin ihmal edilmemesi gerektiği anlaşılmıştır. Sonuç olarak analizi yapılan birinci yöntem ve ikinci yöntem sonuçlarında Malatya ilinde bulunan güneş enerji santrallerinin panellere ait üretim yıllarının yeni olması, monokristal panel kullanımı ve diziler arasındaki mesafelerin fazla olması üretimleri etkileyen faktörler olarak öne çıkmış bulunmaktadır.
Blokzincir ile enerji ticareti ve akıllı sözleşmeler
Küreselleşen dünyanın enerjiye evrensel erişimini zorunlu kılması, artan enerji ihtiyacının karşılanma zorluğu ve enerji dağıtımının mevcut düzene yetememesi gibi unsurlar yeni bir dağıtım teknolojisine ihtiyaç duyulduğunu göstermektedir. Enerji sektöründe enerjiye bu denli ihtiyacın olduğu dördüncü sanayi devrimini yaşadığımız bu dönemde enerjiyi akıllı kullanmak enerji üretiminin de önüne geçmektedir. Gelişen teknolojiyle birlikte enerji dağıtım sistemlerinde pek çok yenilik yapılmıştır. Özellikle akıllı şebekelerle kurulmuş sistemler enerji kullanımını daha verimli hale getirmiştir. Ancak uzun iletim hatlarından kaynaklanan kayıp ve aracılara ödenen ekstra maliyet tüm kullanıcılara eşit olarak dağıtılmaktadır. Bu soruna çözüm olarak; birçok alanda uygulanabilirliği hala tartışılmakta olan blokzincir teknolojisinin enerji ticaretinde uygulayarak enerjinin evrensel dağıtımının yapılacağı bir dünya önerilmektedir. Blokzincir teknolojisinin uyum sağladığı dağıtık defter sistemini anlamak, uygulayabilmek, zorlukların ve fırsatların sistematik bir şekilde inceleyebilmek enerji piyasalarına yön verebilmek açısından çok önemlidir. Bu tez çalışmasında yenilenebilir enerji ve dijitalleşmenin artan kullanımı ile blokzincir tabanlı enerji ticareti için arz ve talebin birleştirilmesi, dağıtımının izlenebilmesi, akıllı sözleşmeler, P2P enerji ticareti gibi sürdürülebilir kalkınma planlarının olmazsa olmazı olan enerji dağıtımı değerlendirilmiştir. Ayrıca kullanıcıların kaydedildiği ve enerji ticaretinin yapıldığı bir web sayfası tasarlanmıştır. Akıllı sayaçlarla belirlenen üretilen ve tüketilen ortalama enerji miktarları enerji alıcısı tarafından görülebileceği ve tüm satıcılar, alıcıya olan uzaklığa göre listelenerek daha yakın satıcıdan daha ucuz enerji satın alabileceği bir sistem tasarlanmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarıyla oluşan bir ekosistemde adrese dayalı bir ödeme sistemi önerilmiştir. Remix editöründe Solidty diliyle oluşturulmuş bir akıllı sözleşme yazılmıştır.
Türkiye'de biyokütleden enerji üretiminin bugünü ve yarını
Ülkemizin genel olarak enerji ihtiyacı fosil yakıtlardan karşılanmaktadır. Bu yakıtların başlıca dezavantajları çevreyi kirletmeleri ve ülkemizin dışa bağımlı olmasına neden olmasıdır. Biyokütle çeşitli yerlerde yetiştirilebilir, depolanabilmesi kolay, sosyo-ekonomik gelişmelere yardımcı ve fosil kaynaklara göre çevresel etkileri olumludur. Biyokütle enerjisi günümüzde elektrik, kimyasal hammaddeler ve sıvı yakıtlar gibi farklı endüstrilerde kullanılmaktadır. Bu özelliklerinden dolayı biyokütle enerjisi Türkiye için önem kazanmış ve bu önem giderek artmıştır. Bu çalışmada, Türkiye'nin günümüz enerji durumu, gelecek enerji senaryoları, biyokütle enerji potansiyelinin mevcut durumu ve gelecekteki mevcut potansiyeli araştırılmıştır. Türkiye İstatistik Kurumu 2021 verilerinden tarım ve hayvan istatistik verileri elde edilmiştir. Çalışmaya göre toplam ekili alan 15.856.352 hektar ve bu alandan elde edilebilecek ortalama kuru biyokütle miktarı 436.049.652,5 tondur. Hesaplamalar sonucu bu alanın ortalama kuru biyokütle enerji miktarı 176.600.109,3 TEP'tir. Bu kuru biyokütle, 2,053,859 MW enerjiye eşdeğerdir. Biyokütle enerji kaynağı olarak değerlendirilen toplam hayvan sayısı 408.561.087 adettir. Türkiye'de hayvanlardan elde edilen atık miktarı 96.655.868,19 tondur. Bu atıklardan 4.309.771.357 m3 /yıl biyogaz elde edilebilmektedir. Bu biyogaz 2,03x1010 kWh/yıl elektrik enerjisine eşdeğerdir.
Yeni nesil Na-iyonbatarya paketleme dizayni ve maliyet analizlerin incelenmesi
Lityum iyon bataryalar diğer bataryalara nazaran elektrikli araçlarda en yaygın kullanılan batarya türüdür. Lityumun dünya ölçeğinde rezervlerininaz olması maliyetinin yüksek olmasına ve lityum madenciliğinin çevreye olumsuz etkilerinden dolayı bilim insanları başka pil kimyalarına yönelmişlerdir. Bu kimyalardan öne çıkanlar sodyum temelli pillerdir. Sodyum pillerin karekteristik özellikleriyle ilgili bir çok araştırma yapılmıştır ancak sodyum bataryaların maliyetiyle ilgiliaraştırmalar bulunmamaktadır. Bataryalar elektrikli araçların toplam maliyetinin %25'ni oluşturduğundan lityumdan sodyuma geçişin batarya maliyetine etkisinin irdelendiği bu çalışmadaNaMn//HC, NaV//HC, NaNi//HC ve NaCo//HC sodyum pillerin maliyetleri"BatPaC" hesaplama yöntemi ile hesaplandı. Böylelikle piyasa şartlarına uygun pil tasarlanıp, gerçekçi bir maliyet hesab tahmini yapılabilir. Anahtar Kelimeler: lityum, sodyum, BatPaC, batarya.
Kurşun asit akü sistemlerinin li-iyon bataryalar ile dönüşümünün incelenmesi
Elektrik enerjisini depolamada kullanılan aküler, en önemli ve verimli yollardan biri olarak kabul edilir. Kurşun-asit aküler hem otomotiv hem de endüstriyel uygulamalarda enerji depolamak için kullanılmış ancak enerji depolama için kullanılan Li-ion, sodyum-kükürt aküleri gibi gelişen teknolojiler yerini almaya başlamıştır. Li-ion ve diğer pil türlerinin teknik özellikleri kurşun pillerle karşılaştırılmaktadır. Lityum-iyon pillerin otomobillere son zamanlarda uygulanması, elektrikli araçların tasarımında ve ticarileştirilmesinde önemli değişikliklere neden olmuştur. Ticari elektrikli araçlarda (EV'ler) son zamanlarda yeniden canlanma, lityum iyon pillerin yüksek enerji yoğunluğunun mümkün kıldığı elektrik menzilindeki önemli gelişmeler sayesinde mümkün olmuştur. EV pil geliştirmede, lityum iyon gravimetrik ve hacimsel enerji yoğunluklarının daha da iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada kurşun asit aküler ile Li-iyon bataryaların temel özellikleri incelenerek elektrikli araçlarda kullanılan Li-iyon batarya paketlerinin tasarım parametreleri ortaya çıkarılmıştır. Son olarak ise ülkemizde kurşun asit ve Li-iyon batarya tesisleri ile ilgili bilgiler incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Li-iyon, EV, PHEV, BEV
Cam-seramik ve katıhal reaksiyon yöntemleri ile LiFePO4 üretimi ve elektrokimyasal performanslarının araştırılması
Bu yüksek lisans tez çalışmasında elektriksel cihazlarda ve platformlarda kullanılmak üzere lityum bazlı kurşun katkılamalı katotlar üretilmiştir. Bu üretim için cam-seramik yöntemi kullanılmıştır. Öncelikli olarak saf LiFePO4 üretilmiş ve daha sonra kurşun (Pb) katkılı katot üretimleri yapılmıştır. Li1,4Fe1-xPbxPO4 formülü kullanılarak yapılan bu çalışmada, x değişkeni 0-0.03-0.06-0.09 ve 0.12 olarak belirlenmiştir. Sentezlenen katot malzemelerinde %99.9 saflık oranındaki Li₂O, Fe₂O₃, PbO ve P₂O₅ kimyasalları kullanılarak, asetonla bilyalı öğütücüde 450 rpm hızında 18 saat karışım yapılmıştır. Öğütülen tozlar alumina potalara koyularak 1200˚C 'de 2 saat, erime işlemi için elektrikli fırına koyulmuştur. Ani soğutma yapmak üzere fırından çıkarılan cam malzeme, sıvı nitrojen kullanılarak dondurulmuştur. Havanda asetonla beraber homojenize olarak toz haline getirilen malzeme %10 oranındaki glikoz ile öğütülmüştür. Hazırlanan numune, 5 dakikada 850˚C sıcaklığa çıkıp, 12 saat bekleyecek şekilde ısıl işleme tabi tutulmuştur. Bu ısıl işlem kuvars tüplü, %7 Ar/H₂ gazının bulunduğu bir fırında yapılmıştır. Yapılan çalışmanın güvenilirliği ve kıyaslanması açısından az uygulanmış bir cam-seramik yöntemine karşılık; sık kullanılan katı hal yöntemi ile farklı bir prosedür izlenerek aynı formül ve katkılama oranlarında üretim gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde yine %99.9 saflık oranındaki Li2CO3, FeC2O4.2H2O, NH4H2PO4, PbO ve C6H12O6 kullanılmıştır. Tüm malzemeler sitokiyometrik oranlarda 350 rpm hızında 5 saat asetonla bilyalı öğütücüde karıştırılıp etüvde kurutulmuştur. Ardından 10 saat 350˚ ısıl işleme tabi tutulup elde edilen malzeme, 500 rpm hızında 5 saat asetonla tekrar bilyalı öğütücüde öğütülmüştür. Elde edilen karışım son olarak 650˚, 12 saat ısıl işleme bırakılmıştır. İki prosedür için de ayrı ayrı; fiziksel karakterizasyon ve elektrokimyasal analizler yapılmıştır. Bu veriler sonucunda şarj edilebilen lityum pil üretilebilmiştir. Morfolojik yapıları incelendiğinde safsızlığın gözlemlenmediği ve kristalizasyonun gerçekleşip olivin yapının elde edildiği, Pb-Fe yer değişiminin gerçekleştiği gözlemlenmiştir. Elde edilen kapasiteler, akım ve voltaj değerleri grafiklerle değerlendirilmiştir. Katkılama ile kapasite değerinde artış gözlemlenip cam-seramik yönteminde en yüksek kapasite 80 mAh/g, katı hal yönteminde en yüksek kapasite 140 mAh/g olmuştur. Anahtar Kelimeler: lityum, batarya, enerji, LFP,cam-seramik, katıhal. Li-ion.
Salınımlı bir su kolonunda dalga-enerji dönüştürücüsü olarak konik bir dalga toplayıcının enerji verimliliğine etkisi
Fosil yakıtların tükenme eğilimine girdiği günümüzde, dünyadaki enerji gereksiniminin karşılanmasında yeni arayışlar artarak devam etmektedir. Bu yeni arayışlardan biri dalga enerjisidir. Bu tezde, Salınımlı Su Kolonu tipinde, ancak daha önce literatürde yer almayan, yeni bir geometrik forma sahip bir dalga enerjisi sistemi incelenmiştir. Kazandıkları enerjiyi kıyılara taşıyan dalgalar önüne yerleştirilecek özel enerji dönüşüm sistemleriyle, dalga enerjisinin bir kısmı önce mekanik, sonra da elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Enerji üretilmesinde aktif sistemler olarak nitelendirilen sistemlerde aletin bir veya birden fazla elemanı dalga kuvvetiyle hareket eder ve mekanik enerji üretilir. Salınımlı su kolonundaki temel prensip su seviyesi üzerinde yer alan bir kapalı hacimde havayı hapsetmeye dayanmaktadır. Kolonun üstü atmosfere açık olduğu için dalga tepesi durumunda daralan kolondaki hava sıkışıp dışarıya basılmakta iken dalga çukurunda oluşan alçak basınç nedeniyle kolonun içine alınmaktadır. Enerji kayıbını azaltmak için iki zıt yönde oluşacak hava akımlarına karşı tek yöne dönebilen Wells türbini kullanılacaktır. Bu çalışmadaki yeni metot havanın hapsedildiği alanın yapısını bir konik şeklinde tasarlayarak türbine gidecek olan havanın basıncını arttırarak türbine daha kuvvetli bir hava basıncı göndermektir. Böylece üretilecek elektrik miktarının arttırılması hedeflenmektedir. Anahtar Kelimeler: Salınımlı Su Kolonu, Wells Türbini, Deniz Dalgasından Enerji Üretimi, Deniz Dalgasından Elektrik Üretimi, Dalga Gücü, Dalga Genliği, Konik ile Faydalı Model
Transformatör arızalarının geçici rejim ve sinyal izleme teknikleri ile tahmini
Temelde gerilim ve akım dönüştürme elemanı olan transformatörün, elektrik enerjisi iletim ve dağıtım ağında önemli bir işlevi bulunmaktadır. Statik ekipman ve sağlam yapıya sahip olan transformatör, normalde uzun süre şebekede kararlı ve güvenilir bir şekilde çalışabilmektedir. Transformatör arızaları birçok suiistimal ve bakım eksikliğinden kaynaklanabilmektedir. Transformatörde gerçekleşen arıza transformatör sargılarının işlevlerini yerine getirmesini engelleyecek düzeyde olursa sonuç normal yaşamın ve endüstriyel faaliyetlerin durmasına yol açabilir. Bu nedenle transformatörlerin korunması önem kazanmaktadır. Bu çalışmada transformatörün hesabi değerlerinden aksesuarlarına kadar genel değerleri hakkında bilgi verilmiştir. Transformatörlerin kalitesini belirleyen ve işletmede transformatör genel durumu hakkında bilgi veren transformatör testlerinin uygulama yöntemleri ve test sonuçları incelenmiştir. Transformatörler arızaya geçmeden önce geçici rejim ve sinyal izleme teknikleri ile transformatörlerde oluşacak arızaların önceden tespitinin nasıl yapılacağı hakkında bilgi verilmiştir. Aşırı sıcaklığa maruz kalan transformatörün arızaya geçmeden sinyal izleme teknikleri ile arıza almadan devreden çıkarılmasını sağlayan algoritmalar belirtilmiştir. Herhangi bir sebepten aşırı titreşim oluşturan transformatörün titreşim sinyalleri izlenerek daha büyük arıza almadan devreden çıkarılmasını ve kontrol edilmesini yol gösteren bir algoritma hazırlanmıştır. Doğa olaylarından veya anahtarlama esnasında oluşan yıldırım darbe gerilimlerinin darbe tipleri hakkında bilgi verilmiş ve darbe gerilimleri incelenmiştir. Arızalı transformatörün elektriksel kısmına bakılarak transformatör arıza sebeplerinin nasıl anlaşılacağı hakkında bilgi verilmiştir. ATP programında 1000 kVA dağıtım tip bir transformatörün simülasyonu yapılarak yıldırım darbe deneyi uygulanmış ve delinme olayı gözlemlenmiştir. Çalışmanın sonunda Malatya ilinde bulunan bir Transformatör Faraday Kafesi ve Yıldırım Darbe Test Laboratuvarında Yıldırım Darbe Gerilim Jeneratörü kullanılarak 1000 kVA 33-0,4 kV Dyn11 Bakır sargılı bir transformatöre IEC 60076 standardına göre Tam Dalga Yıldırım Darbe Deneyi uygulanmıştır. Test sonucunda oluşan yıldırım darbe sinyalleri ve grafikleri verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Transformatör, Geçici rejim, EMTP-ATP, Arıza Tahmini.
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.
Bazı ağaç yapraklarından sert karbon üretimi ve enerji depolamada kullanımı ile karakterizasyonu
Enerji yaşamın temeli olup insan ihtiyaçlarının üretilmesinde en temel unsur olmuştur. Son yıllarda özellikle küresel ısınma sonucu karbondioksit üretimine karşı fosil yakıtların kullanımına kısıtlamalar ön plana çıkmaktadır. Büyük otomotiv firmaları yakın gelecekte elektrik enerjisi kullanan modellerin geliştirilmesini yönelik malzeme üretimine büyük önem vermeye başlamışlardır. Bu konuda önemli adımlar atılmaya başlanmasına rağmen enerji depolamada ve şarj edilebilme sıklığı ve süresiyle ilgili olarak sıkıntılar henüz aşılmamış durumdadır. Lityum iyon piller dünyadaki lityumun rezervi nedeniyle yeni arayışlara neden olmuştur. Aktif karbon temelli kapasitörler ve sodyum iyon pillerin kullanımı için yoğun çalışmalar yapılmakta olup sert karbonun sodyum iyon pillerde kullanımı ön plana çıkmaya başlamıştır. Bu tez kapsamında biyokütle olarak üç farklı ağaç (meşe, kayısı ve kiraz) yaprağından sert karbon üretimi, karakterizasyonu ve enerji depolama özelliğinin (sodyum iyon pil ve/veya kapasitör) incelenmiştir. Öncelikle yeşil yapraklar biyokütle kaynağı olarak kullanılmış olup ağaç üzerindeki yapraklar toplandıktan sonra temiz su ile yıkanarak laboratuvar ortamında toz haline getirilmiştir. Aynı işlem basamakları sonbahar da ağaçlardan dökülmüş yapraklar için de yapılmıştır. Öğütülmüş tüm örneklerin kül tayinleri yapılmış olup ham örnekleri FTIR, XRD ve SEM analizleri ile karakterizasyonları yapılmıştır. Öğütülmüş yaprak numunelerinin üç bölge ısıtmalı silindirik fırında quartz cam boru içerisine alınarak, 900, 1100 ve 1100oC sıcaklıklarda inert azot atmosferinde 5oC/dakika ısıtma hızlarında sert karbon üretimleri yapılmış, karakterizasyonu ve enerji depolama özelliği detaylıca incelenerek Na-İyon batarya üretilmiştir. Anahtar Kelimeler: Yaprak, sert karbon, enerji depolama
Na-iyon bataryalarda çekirdek - kabuk yapıların elektrokimyasal özelliklere etkisinin araştırılması
Bu tez çalışmasında, modern enerji depolama teknolojilerinde önemli yer tutan lityum-iyon (Li-iyon) ve sodyum-iyon (Na-iyon) bataryaların yapısal ve elektrokimyasal özellikleri araştırılmıştır. Li-iyon bataryalar yüksek enerji yoğunluğu ve uzun çevrim ömrüne sahip olsalar da sınırlı kaynaklar ve yüksek maliyet gibi sorunlar nedeniyle sürdürülebilir değildir. Bu noktada, sodyumun bol ve düşük maliyetli oluşu, Na-iyon bataryaları gelecek için umut verici kılmaktadır. Ancak Na⁺ iyonlarının büyük yarıçapı, uygun elektrot tasarımını gerekli kılmaktadır. Çalışmada katot malzemesi olarak Na₀.₆₇Mn₀.₅Fe₀.₄₂Ti₀.₀₈O₂ sentezlenmiş ve yüzeyi TiO₂ ile Al₂O₃ kaplanarak çekirdek–kabuk yapısı oluşturulmuştur. SEM, EDX, FTIR, Raman, XRD ve XPS analizleri kaplamaların homojen dağılımını ve yapısal bütünlüğü doğrulamıştır. Elektrokimyasal testler, TiO₂'nin iyon difüzyonunu artırdığını, Al₂O₃'ün ise yüzey stabilitesini güçlendirdiğini göstermiştir. Sonuç olarak, çekirdek–kabuk mimarisi Na-iyon bataryalarda kapasite korunumunu ve çevrim kararlılığını geliştiren etkili bir strateji olarak öne çıkmıştır.
Benzimidazol-2-tiyon ve benzimidazol-2-selenon ile modifiye edilmiş polimerik bileşiklerin sentezi, karakterizasyonu ve li-iyon pillerinde anot elektrot olarak kullanılması
Organik malzemeler, geleneksel inorganik muadillerine benzersiz özellikler ve avantajlar sunan lityum iyon pillerde anot malzemeleri için umut verici adaylar olarak ortaya çıkmıştır. Bu tezde, lityum iyon pillerdeki uygulamalarına odaklanarak, organik malzemelerin enerji depolama cihazlarında anot malzemesi olarak kullanımını araştırılmaktadır. Çalışma kapsamında, öncelikle çeşitli benzimidazolyum bileşiklerinden organosülfür (tiyoüre) ve organoselen (selenoüre) bileşikleri olan benzimidazol-2-tiyon ve benzimidazol-2-selenon bileşikleri sentezleyip onların polimerlerik yapılara dönüştürülmesi amaçlanmaktadır. Bu alandaki avantajlar, zorluklar ve devam eden gelişmeler incelenmekte ve organik anot malzemelerinin daha yüksek enerji yoğunluğu, gelişmiş çevrim kararlılığı ve çevresel sürdürülebilirlik elde etme potansiyeli vurgulanmaktadır. Organik anot malzemelerinin kapsamlı analizi, elektrokimyasal performansları, elektrot reaksiyon mekanizmaları, verimliliklerini ve performanslarını artırmak için moleküler yapı modifikasyonu, elektrolit optimizasyonu, bağlayıcı seçimi ve elektrot mimarisi gibi tasarım stratejileri hakkında fikir vermektedir. Buna ek olarak, organik anot malzemeleri alanında gelecekte yapılacak araştırmalar, düşük enerji yoğunluğu, döngü kararlılığı, zayıf deşarj kabiliyeti, potansiyel güvenlik endişeleri gibi mevcut sınırlamaları aşmaya ve performanslarını artırmaya odaklanmalıdır. Bunu yapmak için yapısal kararlılığı, iletkenliği, çevrim ömrünü ve kapasite azalmasını iyileştirmek, yeni redoks aktif organik bileşikleri keşfetmek ve yeni nesil yüksek performanslı enerji depolama cihazlarının önünü açmak gerekecektir. Organik anot malzemelerinin ticari olarak uygulanabilir olması için ölçeklenebilir ve ekonomik üretim süreçlerinin geliştirilmesi de önemlidir. Bu tez kapsamında yapılan çalışmalar: 1) 6 tane organosülfür bileşiği olan bezimidazol-2-tiyon (NHC-S) bileşikleri (1a-f) sentezlendi. 2) 2 tane organoselen bileşiği olan bezimidazol-2-selenon (NHC-Se) bileşikleri (2a-f) sentezlendi. 3) 6 tane MWCNT-NHC-S bileşiklerinden polimerik anot malzemeleri (3a-f) sentezlendi. 4) 2 tane MWCNT-NHC-Se bileşiklerinden polimerik anot malzemeleri (4c and 4d) sentezlendi. 5) Tüm NHC-S (1a-f) ve NHC-Se (2c-d) bileşiklerinin yapıları 1H NMR, 13C NMR ve FTIR spektroskopik yöntemlerin yanında elemental analiz tekniği kullanılarak karakterize edilmiştir. 6) Tüm MWCNT-NHC-S (3a-f) ve MWCNT-NHC-Se (4c and 4d) bileşiklerinin FTIR ve TGA teknikleri ile yapıları karakterize edildi. 7) Tüm MWCNT-NHC-S (3a-f) ve MWCNT-NHC-Se (4c and 4d) bileşiklerinin Li-İyon pillerde anot malzeme olarak pil ölçümleri yapıldı.
Atıksu arıtma tesislerinin çamur atıklarından elektrik enerjisi üretim yöntemleri
Fosil yakıtların tükenebilir olması ve yenilenebilir enerji kaynaklarına duyulan ihtiyaç, atıksu arıtma tesislerinde oluşan çamur atıklarının enerji geri kazanımı amacıyla değerlendirilmesini gündeme getirmiştir. Ayrıca bu atıkların elektrik enerjisi üretiminde kullanılmasına yönelik çeşitli yöntemlerde geliştirilmiştir. Artan enerji ihtiyacı ve çevresel sürdürülebilirlik gereklilikleri doğrultusunda, atıksu arıtma çamurlarının sadece bertaraf edilmesi değil, aynı zamanda enerji kaynağı olarak değerlendirilmeside büyük önem taşımaktadır. Bu kapsamda çalışma, çamurdan elektrik enerjisi üretiminde kullanılan anaerobik sindirim (biyogaz üretimi), termal gazlaştırma, piroliz ve mikrobiyal yakıt hücreleri (MFC) gibi yaygın kullanılan teknolojileri karşılaştırmalı olarak ele almaktadır. Ayrıca bu çalışmada yapılan laboratuvar analizlerinde, %18,36 kuru madde içeren çamur numunesinden elde edilen organik içeriğin enerji değeri hesaplanmış, bu veriler ışığında günlük 150 ton ıslak çamurdan yaklaşık 125.000 kWh enerji elde edilebileceği belirlenmiştir. Ayrıca, farklı teknolojilere göre verimlilik ve yan ürün analizleri yapılmış; elde edilen enerji tesisin elektrik ihtiyacının büyük kısmını karşılayabileceği gibi, fazla enerjinin şebekeye verilerek ekonomik gelirinde elde edilebileceği belirlenmiştir. Türkiye genelindeki tesis sayıları ve arıtma çamuru projeksiyonları dikkate alındığında, bu uygulamaların ülke genelinde sürdürülebilir enerji üretimine önemli katkı sunabileceği görülmektedir. Sonuç olarak çalışma, atıksu arıtma çamurunun enerji geri kazanımı ile hem çevresel sürdürülebilirliğe hem de ekonomik verimliliğe katkı sağlama potansiyelini ortaya koymaktadır.
Büyük ölçekli sabit enerji depolama sistemleri için batarya teknolojilerinin araştırılması
Dünyadaki enerji kaynaklarının kısıtlı olması, üretim maliyetlerinin yüksekliği, ülkeleri dışa bağımlı ve pahalı enerji kullanmaya sevk etmektedir. Diğer yandan ise geleneksel enerji üretim yöntemleri çevreye verdiği zarar her geçen gün artmaktadır. Konvansiyonel yakıtların kullanılması, sera gazı salınımını artırmakta ve buna bağlı olarak küresel ısınma gibi bütün dünyayı etkileyebilecek önemli sorunlar ortaya çıkmaktadır. Teknolojinin gelişmesi, nüfusun artması enerjiye olan ihtiyacı da artırmaktadır. Bu problemlerin çözümlerinden biri olan enerji depolama sistemlerinin önemi de giderek artmaktadır. Bu çalışmada enerji depolama sistemleri ve bataryalar hakkında genel bilgiler anlatılarak, büyük ölçekli sabit enerji depolama sistemleri için batarya teknolojileri hakkında bilgiler verilmiştir. Ayrıca büyük ölçekli enerji sistemlerinin genel özellikleri anlatılarak çalışma prensipleri detaylandırılmıştır.
Fotovoltaik güneş enerji santrallerindeki kurulum hataları ve analizi
Fotovoltaik Güneş Enerji Santrallerindeki Kurulum Hataları ve Analizi başlıklı bu tezde, güneş enerji santrallerinin kurulum aşamasında yapılan elektriksel, mekanik ve yapısal hataların neler olduğu, bu hataların sistem performansına etkileri ve tespit yöntemleri incelenmiştir. Tez kapsamında literatürdeki benzer vakalar taranmış, kurulum hatalarının sıkça rapor edildiği görülmüştür. Örneğin, bir çalışmada İngiltere'de incelenen 3,3 milyon fotovoltaik modülün %36,5'inde termal kusurlar (hot spot'lar gibi) tespit edilmiştir (nature.com). Bu durum, kurulum ve işletme kaynaklı gizli kusurların yaygınlığını göstermektedir. Bu tezde Diyarbakır'da 13,96 MWp kurulu güce sahip, tek eksenli izleme sistemli GES sahası vaka çalışması olarak ele alınmıştır(smartsolar.com.tr). Saha etüt raporu kapsamında termal kamera ile kızılötesi termografi, I-V karakteristik ölçümleri ve elektrolüminesans (EL) testleri uygulanarak kurulum hataları tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, ilgili literatür ışığında değerlendirilmiş; hataların enerji üretim verimliliğinde yarattığı kayıplar ve potansiyel güvenlik riskleri analiz edilmiştir. Son olarak, fotovoltaik santrallerde kalite kontrol süreçlerinin iyileştirilmesi ve kurulum hatalarının minimize edilmesine yönelik öneriler sunulmuştur. Bu kapsamlı çalışma, fotovoltaik santrallerin uzun vadeli performans ve güvenilirliğinin arttırılmasına katkı sunmayı amaçlamaktadır. Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik sistem, kurulum hatası, güneş enerjisi, verimlilik, saha analizi
18650 pil hücrelerinin ısısal özelliklerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında Aspilsan tarafından üretilen Nikelce zengin lityum-nikel-manganez-kobalt oksit (NMC) kimyasal yapıya sahip 2800 mAh deşarj kapasitesine ve 230Wh/kg enerji yoğunluklu Lityum iyon pillerin farklı şarj ve deşarj durumlarında sıcaklık değişimleri incelenmiştir. Pillerin sıcaklık değişiminin gözlenmesi için özel bir kutu tasarlanmış ve sabit akım uygulanarak C/2, C ve 3C/2 şarj ve deşarj durumunda ve değişken akımda şarj ve deşarj durumu için sıcaklık takibi termal kamera ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen görüntüler sıcaklık farklarına göre analiz edilmiş, maksimum ve minimum sıcaklık değerleri her bir şarj deşarj durumu için grafiksel olarak incelenmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde şarj ve deşarj durumlarının sıcaklıkla lineer değişim gösterdiği gözlenmiştir.