Yıl 2019, Cilt 19 , Sayı 3, Sayfalar 586 - 594 2019-12-31

Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi

Naime Özdemir [1] , Perihan YILMAZ ERDOĞAN [2] , Huseyin ZENGİN [3] , Abdulcabbar YAVUZ [4]


Nikel temelli elektrot, enerji depolama malzemeleri için kolin klorür ve üre bazlı iyonik sıvı içerisinden nikel köpük akım toplayıcı üzerine elektrokimyasal olarak depolandı. Kaplamaların KOH elektrolitinde nikel köpük üzerindeki elektrokimyasal davranışı, dönüşümlü voltametri tekniği ile incelendi. İyonik bir sıvıdan elektrodepolanan elektrotlar, pozitif potansiyelde (0 ile 0.6 V arasında) redoks reaksiyonuna sahip oldukları için katot elektrotu olarak kullanılabilir. SEM ile kaplanmamış ve kaplanmış nikel köpüğün yüzey morfolojisi incelendi. Nikel köpüğün kendisi 2B dökme nikelden daha büyük bir yüzey alanına sahiptir. Nikelin iyonik sıvıdan elektrodepolanmasında yüksek yüzey alanına sahip mikropartiküller elde edilmiştir. Bu yüzden nikel kaplı nikel köpük elektrot ile bazik elektrolit arasındaki iyon ve elektron transfer hızı artırıldı. Nikel temelli nikel köpük elektrotunun KOH elektroliti içerisindeki reaksiyon mekanizması, difüzyon kontrollü olarak gerçekleşti. Bağlayıcı içermeyen nikel köpük üzerindeki nikel bazlı elektrot, 5 mV s-1 tarama hızında 1055 F g-1'lik spesifik kapasitansa sahiptir. İyonik sıvı içerisinden nikel köpük yüzey üzerine elde edilen nikel temelli kaplamalar, enerji depolama cihazlarında katot elektrot olarak kullanılabilir.

Elektrodepolama; Dönüşümlü voltametri; İyonik sıvı; Nikel köpük
  • Aghazadeh, Mustafa, Amir Rashidi, Mohammad Reza Ganjali, and Mohammad Ghannadi Maragheh. 2016. “Nickel Oxide Nano-Rods/Plates as a High Performance Electrode Materials for Supercapacitors; Electrosynthesis and Evolution of Charge Storage Ability.” Int. J. Electrochem. Sci 11: 11002–15.
  • Algharaibeh, Zaher, Xiaorong Liu, and Peter G Pickup. 2009. “An Asymmetric Anthraquinone-Modified Carbon/Ruthenium Oxide Supercapacitor.” Journal of Power Sources 187(2): 640–43.Arico, Antonino Salvatore et al. 2011. “Nanostructured Materials for Advanced Energy Conversion and Storage Devices.” In Materials For Sustainable Energy: A Collection of Peer-Reviewed Research and Review Articles from Nature Publishing Group, World Scientific, 148–59.
  • Boukhalfa, Sofiane, Kara Evanoff, and Gleb Yushin. 2012. “Atomic Layer Deposition of Vanadium Oxide on Carbon Nanotubes for High-Power Supercapacitor Electrodes.” Energy & Environmental Science 5(5): 6872–79.
  • Chu, Steven, and Arun Majumdar. 2012. “Opportunities and Challenges for a Sustainable Energy Future.” nature 488(7411): 294.
  • ÇINAR DEMİR, Kübra. 2018. “Elektrokimyasal Büyütme Tekniğiyle Büyütülen Geçirgen NiO Ince Filmlerin Hazırlanması ve Karakterizasyonu.” Pamukkale University Journal of Engineering Sciences 24(7).
  • Dubal, Deepak P., Girish S. Gund, Chandrakant D. Lokhande, and Rudolf Holze. 2013. “CuO Cauliflowers for Supercapacitor Application: Novel Potentiodynamic Deposition.” Materials Research Bulletin 48(2): 923–28. http://dx.doi.org/10.1016/j.materresbull.2012.11.081.
  • Greiner, Mark T et al. 2012. “Transition Metal Oxide Work Functions: The Influence of Cation Oxidation State and Oxygen Vacancies.” Advanced Functional Materials 22(21): 4557–68.
  • Hu, Chi-Chang, Yao-Huang Huang, and Kwang-Huei Chang. 2002. “Annealing Effects on the Physicochemical Characteristics of Hydrous Ruthenium and Ruthenium–Iridium Oxides for Electrochemical Supercapacitors.” Journal of Power Sources 108(1–2): 117–27.
  • Kandalkar, Sunil G, J L Gunjakar, and C D Lokhande. 2008. “Preparation of Cobalt Oxide Thin Films and Its Use in Supercapacitor Application.” Applied Surface Science 254(17): 5540–44.
  • Kar, Mega, Oscar Tutusaus, Douglas R MacFarlane, and Rana Mohtadi. 2019. “Novel and Versatile Room Temperature Ionic Liquids for Energy Storage.” Energy & Environmental Science.
  • Lu, Qi et al. 2011. “Supercapacitor Electrodes with High‐energy and Power Densities Prepared from Monolithic NiO/Ni Nanocomposites.” Angewandte Chemie International Edition 50(30): 6847–50.
  • Lu, Wen, Liangti Qu, Kent Henry, and Liming Dai. 2009. “High Performance Electrochemical Capacitors from Aligned Carbon Nanotube Electrodes and Ionic Liquid Electrolytes.” Journal of Power Sources 189(2): 1270–77.
  • Mendoza-Sánchez, Beatriz et al. 2013. “An Investigation of Nanostructured Thin Film α-MoO3 Based Supercapacitor Electrodes in an Aqueous Electrolyte.” Electrochimica Acta 91: 253–60.
  • Plieth, Walfried. 2008. Electrochemistry for Materials Science. Elsevier.
  • Pusawale, S N, P R Deshmukh, and C D Lokhande. 2011. “Chemical Synthesis of Nanocrystalline SnO2 Thin Films for Supercapacitor Application.” Applied Surface Science 257(22): 9498–9502.
  • Ribeiro, Paulo F et al. 2001. “Energy Storage Systems for Advanced Power Applications.” Proceedings of the IEEE 89(12): 1744–56.
  • Sharma, R K, A C Rastogi, and S B Desu. 2008. “Manganese Oxide Embedded Polypyrrole Nanocomposites for Electrochemical Supercapacitor.” Electrochimica Acta 53(26): 7690–95.Simon, Patrice, and Yury Gogotsi. 2010. “Materials for Electrochemical Capacitors.” In Nanoscience And Technology: A Collection of Reviews from Nature Journals, World Scientific, 320–29.
  • Smith, Emma L, Andrew P Abbott, and Karl S Ryder. 2014. “Deep Eutectic Solvents (DESs) and Their Applications.” Chemical reviews 114(21): 11060–82.
  • Wang, Da-Wei et al. 2009. “Fabrication of Graphene/Polyaniline Composite Paper via in Situ Anodic Electropolymerization for High-Performance Flexible Electrode.” ACS nano 3(7): 1745–52.
  • Wang, Guoping, Lei Zhang, and Jiujun Zhang. 2012. “A Review of Electrode Materials for Electrochemical Supercapacitors.” Chemical Society Reviews 41(2): 797–828.
  • Wang, Hailiang et al. 2011. “Graphene-Wrapped Sulfur Particles as a Rechargeable Lithium–Sulfur Battery Cathode Material with High Capacity and Cycling Stability.” Nano letters 11(7): 2644–47.
  • Winter, Martin, and Ralph J Brodd. 2004. “What Are Batteries, Fuel Cells, and Supercapacitors?”
  • Wu, Huali et al. 2019. “CNT-Assembled Dodecahedra Core@ Nickel Hydroxide Nanosheet Shell Enabled Sulfur Cathode for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries.” Nano Energy 55: 82–92.
  • Xiong, Xunhui et al. 2015. “Three-Dimensional Ultrathin Ni(OH)2 Nanosheets Grown on Nickel Foam for High-Performance Supercapacitors.” Nano Energy 11: 154–61.
  • Yadav, Abhijit A, and U J Chavan. 2018. “Electrochemical Supercapacitive Performance of Spray-Deposited NiO Electrodes.” Journal of Electronic Materials 47(7): 3770–78.
  • Yu, Zenan, Laurene Tetard, Lei Zhai, and Jayan Thomas. 2015. “Supercapacitor Electrode Materials: Nanostructures from 0 to 3 Dimensions.” Energy & Environmental Science 8(3): 702–30.
  • Zhang, Yong et al. 2009. “Progress of Electrochemical Capacitor Electrode Materials : A Review.” International Journal of Hydrogen Energy 34(11): 4889–99.
  • Zhi, Mingjia et al. 2013. “Nanostructured Carbon–Metal Oxide Composite Electrodes for Supercapacitors: A Review.” Nanoscale 5(1): 72–88.
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0003-4744-1316
Yazar: Naime Özdemir (Sorumlu Yazar)
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-1375-603X
Yazar: Perihan YILMAZ ERDOĞAN
Kurum: GAZİANTEP ÜNİVERSİTESİ, FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ, KİMYA BÖLÜMÜ
Ülke: Andorra


Orcid: 0000-0002-5540-725X
Yazar: Huseyin ZENGİN
Kurum: GAZİANTEP ÜNİVERSİTESİ, FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ, KİMYA BÖLÜMÜ
Ülke: Andorra


Orcid: 0000-0002-7216-0586
Yazar: Abdulcabbar YAVUZ
Kurum: GAZİANTEP ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Ülke: Andorra


Teşekkür YÖK 100/2000 DOKTORA PROGRAMI
Tarihler

Başvuru Tarihi : 4 Temmuz 2019
Yayımlanma Tarihi : 31 Aralık 2019

Bibtex @araştırma makalesi { akufemubid587112, journal = {Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi}, issn = {}, eissn = {2149-3367}, address = {}, publisher = {Afyon Kocatepe Üniversitesi}, year = {2019}, volume = {19}, pages = {586 - 594}, doi = {}, title = {Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi}, key = {cite}, author = {Özdemir, Naime and YILMAZ ERDOĞAN, Perihan and ZENGİN, Huseyin and YAVUZ, Abdulcabbar} }
APA Özdemir, N , YILMAZ ERDOĞAN, P , ZENGİN, H , YAVUZ, A . (2019). Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi , 19 (3) , 586-594 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/akufemubid/issue/51083/587112
MLA Özdemir, N , YILMAZ ERDOĞAN, P , ZENGİN, H , YAVUZ, A . "Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi". Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 19 (2019 ): 586-594 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/akufemubid/issue/51083/587112>
Chicago Özdemir, N , YILMAZ ERDOĞAN, P , ZENGİN, H , YAVUZ, A . "Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi". Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 19 (2019 ): 586-594
RIS TY - JOUR T1 - Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi AU - Naime Özdemir , Perihan YILMAZ ERDOĞAN , Huseyin ZENGİN , Abdulcabbar YAVUZ Y1 - 2019 PY - 2019 N1 - DO - T2 - Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 586 EP - 594 VL - 19 IS - 3 SN - -2149-3367 M3 - UR - Y2 - 2019 ER -
EndNote %0 Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi %A Naime Özdemir , Perihan YILMAZ ERDOĞAN , Huseyin ZENGİN , Abdulcabbar YAVUZ %T Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi %D 2019 %J Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi %P -2149-3367 %V 19 %N 3 %R %U
ISNAD Özdemir, Naime , YILMAZ ERDOĞAN, Perihan , ZENGİN, Huseyin , YAVUZ, Abdulcabbar . "Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi". Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 19 / 3 (Aralık 2020): 586-594 .
AMA Özdemir N , YILMAZ ERDOĞAN P , ZENGİN H , YAVUZ A . Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019; 19(3): 586-594.
Vancouver Özdemir N , YILMAZ ERDOĞAN P , ZENGİN H , YAVUZ A . Süperkapasitör Uygulamaları için Nikel/Nikel Köpük Elektrodun İyonik Sıvı İçerisinden Elektrokimyasal Olarak Sentezi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. 2019; 19(3): 594-586.