Elektrot malzemesi olarak balık pulundan karbon sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Enerjinin büyük bir kısmı fosil yakıt kaynaklarından karşılanmaktadır. Fosil yakıt kaynaklı enerjinin artan nüfus ile giderek tükenmesi ve çevre kirliliğine sebep olması nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ihtiyacı artırmaktadır. Temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması gelişmekte olan toplumlar için önem arz etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından biyokütle enerjisi toplam enerji üretimi için büyük bir yere sahiptir. Enerjinin depolanması ve depolanan enerjinin kullanılması için atık biyokütlelerden karbon sentezi enerji verimliliği açısından önem teşkil etmektedir. Bu tez çalışması kapsamında sazan balığı pulu biyokütlesinden sentezlenen karbon enerji depolama performansı için H2/Br2 redoks akış pili katot elektrotu için sentezlenmiştir. Biyokütleden elde edilen gözenekli karbonun düşük maliyetli, bol ve sürdürülebilir olması önem taşımaktadır. H2/Br2 akış hücresi, diğer akış pillerine göre daha hızlı katot kinetiğinin yanı sıra daha yüksek dayanıklılık ve performansa sahiptir. Sazan balığı pulundan sentezlenen biyokütle türevi karbon hidrotermal, liyofilizasyon, karbonizasyon işlemleri sırasıyla uygulanmaktadır. H2/Br2 redoks akış pili için yüksek elektrokatalitik aktiviteye sahip bir katalizör başarıyla sentezlendi. KOH, oksijen ve azot grupları dahil edilerek nano boyutlu, geniş yüzey alanı ve yüksek gözenekli katalizör elde etmek için aktivatör olarak kullanıldı. Sentezlenen BPK yüksek enerji depolama verimliliği göstermektedir. Bu çalışma biyokütleden elde edilen elektrokatalizörün H2/Br2 redoks akış pilinin kapsamlı enerji depolama performansını geliştirmek için önemli olduğunu ortaya koymaktadır. Karbonizasyon sonrası sentezlenen BPK da oksijen içeren gruplar ve mikro gözenekler görülmüştür. Sentezlenen karbonun Çevrimsel Voltametri, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM-EDS), X-Işını Kırınımı (XRD), Termogravimetrik analiz (TGA), X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), N2-Adsorpsiyonu (BET) gibi karakterizasyonları gerçekleştirildi.

Most of the energy comes from fossil fuel sources. The need for renewable energy sources increases due to the increasing depletion of fossil fuel-based energy with the increasing population and causing environmental pollution. The use of clean and renewable energy sources is important for developing societies. Biomass energy, one of the renewable energy sources, has a great place in total energy production. Carbon synthesis from waste biomass is important in terms of energy efficiency in order to store energy and use the stored energy. In this thesis, carbon synthesized from carp scale biomass was synthesized for the H2/Br2 redox flow cell cathode electrode for energy storage performance. It is important that the porous carbon obtained from biomass is low cost, abundant and sustainable. The H2/Br2 flow cell has higher endurance and performance as well as faster cathode kinetics than other flow batteries. The biomass derivative carbon hydrothermal, lyophilization and carbonization processes, which are synthesized from carp flakes, are applied respectively. A catalyst with high electrocatalytic activity was successfully synthesized for the H2/Br2 redox flow cell. KOH was used as activator to obtain nano-sized, large surface area and highly porous catalyst by incorporating oxygen and nitrogen groups. The synthesized BPK shows high energy storage efficiency. This study reveals that the biomass-derived electrocatalyst is important to improve the comprehensive energy storage performance of the H2/Br2 redox flow cell. Oxygen-containing groups and micropores were observed in BPK synthesized after carbonization.Characterizations of the synthesized carbon such as Cyclic Voltammetry, Scanning Electron Microscopy (SEM-EDS), XRay Diffraction (XRD), Thermogravimetric analysis (TGA), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), N2-Adsorption (BET) were performed.