Akademik Veri Yönetim Sistemi
ÇIRPAN A. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2024 - 2026
Son yıllarda, bilimsel çevreler enerji tüketiminin yönetimi ve doğal kaynakların korunmasına yönelik ciddi bir yaklaşım benimsemiştir. Yenilenebilir enerji ile ilgili kapsamlı araştırmalar devam etmektedir; ancak, nüfusun devam eden büyümesiyle birlikte, mevcut enerji depolama yöntemlerini geliştirmeye veya bunları ikame etmeye odaklanmaya yönelik artan bir ihtiyaç vardır. Çok sayıda yenilenebilir enerji kaynağı, özellikle güneş ve rüzgar enerjisi, daha sonra kullanılmak üzere önemli ölçüde enerji sağlayabilen enerji depolama çözümleri gerektirir.
Çeşitli elektrokimyasal enerji depolama sistemleri arasında bataryalar ve kapasitörler önemli roller oynamaktadır. Bu sistemler pratik uygulamalarda birbirini tamamlar ve farklı durumlarda farklı gereksinimler sağlar. Geleneksel kapasitörler ve bataryalar arasında konumlandırılan süper kapasitörler, gelecek vaat eden bir enerji depolama cihazı olarak ortaya çıkmıştır.
Organik malzemeler, çeşitli enerji depolama kullanımları için elektrot maddeleri olarak artan bir ilgi toplamıştır. Organik polimerlerin istisnai nitelikleri, basit sentez, ekonomik üretim, hafif yapı, işlenebilirlik ve şekillendirme yeteneklerini kapsar. Konjüge polimerler, benzersiz elektronik ve yapısal özelliklerinden dolayı süper kapasitör uygulamaları için umut verici malzemeler olarak bilinmektedir. Konjüge polimerler, polimerin yapısı içindeki eşlenik bir bağ düzenlemesi yoluyla iletkenlik sağlar. Bu polimerler, özellikle nispeten pahalı olan metal oksitlerle karşılaştırıldığında, yüksek yük yoğunlukları ve maliyet-etkinlikleri nedeniyle caziptirler. Düşük eşdeğer seri dirençli, yüksek güç kapasiteleri ve yüksek enerji depolama potansiyeline sahip cihazlar tasarlama potansiyeli mevcuttur.
Süperkapasitörlerin en önemli sorunu küçük enerji yoğunluğuna sahip olmalarıdır. Enerji yoğunluğu direk olarak voltajın karesi ile ve spesifik kapasitans ile doğru orantılıdır. Yani enerji yoğunluğunu artırmak için spesifik kapasitans veya voltaj aralığı artırılması yada her ikisinin birden artırılması gerekmektedir. Bu da yüksek spesifik kapasitansa sahip elektrot materyallerinin geliştirilmesi, geniş çalışma aralığına sahip elektrolitlerin kullanılması ve yapıların optimize edilmesi ile gerçekleştirilmelidir.
Bu proje, gelişmiş enerji depolama özelliklerine sahip süperkapasitör oluşturmak için vanadyum pentaoksit (V2O5) ve konjuge polimerlerin sinerjik kullanımına odaklanmaktadır. Mükemmel redoks özelliklerine sahip bir geçiş metali oksit olan V2O5, yüksek kapasiteli ve tersinir iyon interkalasyonu sunarak onu enerji depolama uygulamaları için umut verici bir aday haline getirir. Diğer yanda konjuge polimerler elektrokromik psödokapasitif malzemelerdir. Bu iki farklı malzeme sınıfını birleştirmek, gelişmiş elektrokimyasal performansa sahip hibrit sistemler üretme potansiyeline sahiptir. Proje, daha yüksek spesifik kapasitansı bulmak için konjuge polimerde yapısal ve V2O5’de ise morfolojik modifikasyonlar aşamalarını içermektedir. Yöntem kısmında sentez detaylarında detaylı bahsettiğimiz trifenilamin içeren küçük moleküller sentezlenecek ve elektrokimyasal yöntem ile polimerleştirilerek süperkapasitör elektrotlar elde edilecektir. Moleküllerin spektroskopik teknikler kullanılarak yapısal analizleri yapılacaktır. Polimerlerin yüzey morfolojisi ve ışığı soğurma davranışı incelenecek, elektrokimyasal teknikler ile enerji depolama karakteri tartışılacaktır. Asimetrik süper kapasitörün kapasitif performansını ve kararlılığını değerlendirmek için döngüsel voltametri, galvanostatik şarj-deşarj ve elektrokimyasal empedans spektroskopisini kapsayan elektrokimyasal değerlendirmeler kullanılacaktır. Her ikisi de pratik uygulama için çok önemli faktörler olan geniş potansiyel pencere elde etmeye ve döngü davranışını sürdürmeye önem verilecektir. Nihayetinde, bu proje, taşınabilir elektronik, yenilenebilir enerji sistemleri için enerji depolama dahil olmak üzere çeşitli alanlarda uygulamalar bulmaya hazır, çok yönlü bir enerji depolama çözümü olarak V2O5 ve konjuge polimer elektrotlara dayalı asimetrik süper kapasitörlerin uygulanabilirliğini göstermeyi amaçlamaktadır.