LEE- Kimya Mühendisliği-Yüksek Lisans
Bu koleksiyon için kalıcı URI
Gözat
Yazar "Yavuz, Reha" ile LEE- Kimya Mühendisliği-Yüksek Lisans'a göz atma
Sayfa başına sonuç
Sıralama Seçenekleri
-
ÖgeGrafen/kalay esaslı nanokompozitlerin lityum iyon pillerde anot malzemesi olarak kullanımının incelenmesi(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-07) Alp, Selin ; Yavuz, Reha ; 506161032 ; Kimya MühendisliğiDünya nüfusundaki artış ve sürekli gelişim içerisinde bulunan teknolojiye bağlı olarak enerji ihtiyacı da artmaktadır. Özellikle taşınabilir elektronik cihazlar, otomobiller için sürdürülebilir enerji kapsamında depolanma teknolojileri gelişmektedir. Elektrikli otomobiller, hibrit otomobiller, dizüstü bilgisayarlar ve cep telefonları gün geçtikçe yaygınlaşmakta ve şarj/deşarj süreleri de daha önemli hale gelmektedir. Tüm bu gelişmelerle birlikte çevrenin korunması da önemli olmaya devam etmektedir. Lityum iyon piller, endüstride enerji güvenilirliğini arttırarak mevcut kaynakların verimli kullanılmasını sağlamakta olup, bu alandaki çalışmalar ve yatırımlar gün geçtikçe artmaktadır. Bu nedenle, lityum iyon pilin maliyet, çevrim ömrü ve güvenlik bakımından iyileştirilmesi amacıyla, mevcut pillerin özellikleri geliştirilerek yüksek enerji yoğunluklu ve uzun çevrim sayısına sahip anot malzemeler konusunda ağırlıklı olmak üzere muhtelif çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Lityum iyon piller, sahip oldukları yüksek enerji/güç yoğunluğu, uzun ömür ve düşük maliyet gibi nedenlerle, enerji depolama sistemlerinde taşınabilir enerji kaynağı olarak tercih edilmektedir. Lityum iyon pillerin performansı, pillerde kullanılan bileşenlerin çeşidi ve verimliliğine bağlı olarak değişim göstermektedir. Pil kapasitesinin artırılması, şarj-deşarj sürelerinin verimli hale getirilmesi için anot ve katot kısımlarında çeşitli malzemeler kulanılmak suretiyle deneysel çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Lityum iyon pillerde en yaygın olarak kullanılan anot malzemesi grafendir. Silisyum (Si), kalay(Sn) gibi anot niteliğine sahip diğer bazı malzemeler ile karşılaştırıldığında, daha az spesifik kapasiteye sahip olmasına rağmen grafit, yapısal olarak daha kararlı ve uzun ömürlü olduğundan anot malzemesi olarak kullanımda tercih edilmektedir. Ancak grafitin enerji kapasitesinin oldukça sınırlı olması nedeniyle, grafitin doğrudan anot malzemesi olarak kullanılacağı lityum iyon pillerin enerji yoğunluğu, taşınabilir elektronik cihazların enerji ihtiyacını karşılayamaz nitelikte olmaktadır. Grafen ise grafitten elde edilen olağanüstü özelliklere sahip bir malzeme olup, kimyasal olarak kararlı ve yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir. Bunun yanı sıra iyi mekanik ve ısıl iletkenlik özelliklerine sahip olması nedeniyle, kompozit anot malzeme sentezleme çalışmalarında baz elektrot olarak tercih edilmektedir. Tez çalışması kapsamında, İstanbul Teknik Üniversitesi – Enerji Enstitüsü, Malzeme Üretim ve Hazırlama Laboratuvarı'nda grafitten grafen (rGO) elde edilerek, kalay oksit katkılandırma ile farklı oranlarda grafen-kalay oksit nanokompozit anot malzemeleri üretilmiş ve pil yapımında kullanılmak suretiyle de söz konusu malzemelerin kapasiteleri incelenmiştir. Elde edilen malzemeler, taramalı elektron mikroskopu (SEM), termogravimetrik analiz (TGA) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Ayrıca, malzemelerin pil performansını değerlendirmek amacıyla sentezlenen malzemelere şarj-deşarj kapasite ölçümü, dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleri uygulanmıştır.
-
ÖgeSynthesis of silicon-graphene composite anode via magnesiothermic reduction of silica fume for high-performance lithium-ion batteries(Graduate School, 2023-09-20) Kayacıoğlu, Nihat Fatih ; Yavuz, Reha ; 506211026 ; Chemical EngineeringLithium-ion batteries are becoming crucial due to increasing global energy storage demands, benefiting performance and sustainability. As the world strives for a sustainable future and net-zero carbon emissions by 2050, there's a focus on energy efficiency, including transitioning away from internal combustion cars. Electric vehicles face challenges like limited range and long charging times, requiring research to enhance energy and power density. Commercially, graphite is used as the anode material for li-ion batteries but it has low capacity (372 mAh/g) while silicon has 4200 mAh/g capacity. Silicon has an enlargement problem and causes pulverization, therefore environmentally friendly materials are vital, and our study aims to synthesize a sustainable lithium-ion anode composite with silicon and graphene to boost energy and power density while contributing to sustainability. The silicon (Si) in this study was synthesized from silica fume in order to contribute to sustainability by using a waste product as the material source. Firstly, the silica fume was leached with acid and then subjected to magnesiothermic reduction to produce silicon metal because silicon has a higher specific capacity than silica. Graphene oxide (GO) was also synthesized from graphite by incorporating Modified Hummer's method. As a result of this reaction, multi-layered graphene oxide with a plate spacing of 0.852 nm was achieved. The resulting active material for battery anode was prepared with a composition of 1:1 Si:GO ratio. Characterization of graphene oxide, synthesized silicon and Si/rGO composite materials were carried out by X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, Scanning electron microscope (SEM), elemental and Thermogravimetric analyzer. Electrochemical characterization for the material was also done by a half cell formation. Conducted tests were cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic charge-discharge (CCD) tests. As the result of these tests, CV analysis showed that the working voltage of the battery was in optimum condition and the fact that the lines were overlapping each other meant that the reaction was reversible. In the EIS test, it was observed that the internal resistance of the battery was as low as 55 mOhm even after 9 cycles. CCD tests revealed that the battery held its capacity at over 1200 mAh/g after 9 cycles, which is much greater than 372 mAh/g theoretical capacity of current commercial graphite anodes.