Hbn Nanoparçacık Katkılı Elektrokromik Cihaz Üretimi ve Karakterizasyonu

Abstract

Toplam enerjinin çoğu binalarda tüketilir. İsteğe bağlı olarak kızılötesi ve görünür ışığın bina pencerelerinden geçişini kontrol eden elektrokromik cihazlar (EKC'lar) kullanılarak enerji tasarrufu sağlanabilir. Halen kullanımda olan EKC'ların anahtarlama sürelerinin uzun olması ve maliyetinden kaynaklanan sorunlar bu alandaki araştırmaları hızlandırmaktadır. Bu çalışmada, WO3 nanopartikülleri ve polimer elektrolitten oluşan EKC'lar, uygun maliyetli sol-jel yöntemi kullanılarak üretildi. Hekzagonal Bor Nitrür (hBN) nanopartiküllerinin EKC'lardaki etkilerini araştıran herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Ayrıca, Türkiye dünya bor rezervinin %73'üne sahiptir. WO3 ve polimer elektrolitler, EKC'ın Cam/ITO/WO3/PEO bazlı Polimer Elektrolit/ITO/Cam mimarisine hBN nanopartikülleri eklenerek araştırıldı. Kenarlardan -3V ve +3V voltaj verilerek renkli ve ağartılmış durumları elde edildi. hBN nanoparçacıksız EKC'ın, renklenme süresi (tc) 1,5 saniye ve ağartma süresi (tb) 2,14 saniye elde edilirken, hBN'li EKC'ın tc ve tb'leri 1,15 saniye elde edilmiştir. Sonuçlar, hBN nanopartiküllerinin eklenmesinin anahtarlama sürelerini azalttığını göstermektedir. Cam/ITO/WO3/hBN-PEO tabanlı polimer elektrolit/ITO/Cam cihazın 60 çevrim çalıştığı belirlenmiştir. Plastik atıklar sağlığımız ve çevremiz için büyük bir sorundur. Bu çalışmanın ikinci kısmında plastik atık malzemelerin EKC'lara dönüştürülme olasılığı araştırılmıştır. Akrilonitril-butadien-stiren (ABS) ve poli(metil metakrilat) (PMMA) atıkları lityum iyonlarıyla birlikte polimer elektrolit yapımında kullanıldı. Bu polimer elektrolitler kullanılarak EKC'lar üretildi. İlk kez bu çalışmada plastik atıklar EKC'larda polimer elektrolit olarak kullanıldı. WO3 ve polimer elektrolit ince filmler SEM, XRD, FTIR, LCR meter, UV-Vis spektroskopisi gibi farklı yöntemlerle karakterize edildi. Ayrıca bu çalışmada EKC'ların geçirgenlik karakterizasyonu için arduino tabanlı geçirgenlik ölçüm cihazları ve renklenme verimliliğinin hesaplanması için akım ölçüm cihazları geliştirilmiştir.Buildings consume much of the total energy. Energy saving can be achieved by using electrochromic windows that control the solar radiation and transmittance of visible light through building windows on demand. Problems related to the long switching times and cost of the current electrochromic devices speed up the research in this area. In this study, electrochromic devices consisting of WO3 nanoparticles and polymer electrolytes were fabricated using the sol-gel method, which is cost-effective. There haven't been any studies searching Boron Nitride (hBN) nanoparticles' effects on ECDs. Also, Turkey has 73% of the world's boron reserves. WO3 and polymer electrolytes were researched by adding hBN nanoparticles to the architecture of Glass/ITO/WO3/PEO based Polymer Electrolyte/ITO/Glass of ECD. Colored and bleached states were obtained by giving -3V and +3V voltage from edges. While coloring time (tc) 1,5 second and bleaching time (tb) 2,14 second of ECD without hBN nanoparticles are obtained, tc and tb of ECD with hBN, 1,15 seconds are obtained. Results show adding hBN nanoparticles decreases switching times. It was determined that the Glass/ITO/WO3/hBN-PEO based polymer electrolyte/ITO/Glass device worked for 60 cycles. Plastic waste is a big problem for our health and environment. The second part of this study explores the possibility of transforming plastic waste materials into ECD. The acrylonitrile–butadiene–styrene (ABS) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) wastes were fabricated as polymer electrolytes with lithium ions. ECDs were fabricated by using these polymer electrolytes. It was the first time in this study that plastic waste was used in ECDs as a polymer electrolyte. WO3 and polymer electrolyte thin films were characterized by methods such as SEM, XRD, FTIR, LCR meter and UV-Vis Spectroscopy. Also, in this study, for transmittance characterization of ECDs, Arduino-based transmittance measurement devices and for calculation of coloration efficiency, current measurement devices were developed.