Electrochemical Performance Analysis of a Boron Nitride Nanotube-Reinforced Activated Carbon-Based Nanocomposite Supercapacitor Device
Öz
Supercapacitors are one of the most popular energy storage systems today. With the potential to address the shortcomings of batteries, supercapacitors have been the subject of numerous scientific studies due to their high specific power and remarkable energy density. Supercapacitors have diverse application areas, from electric vehicles to mobile systems and devices. Their fast charge-discharge capabilities, in particular, facilitate their integration with consumer electronics, portable devices, and renewable energy systems. If they acquire new features such as flexibility, embedding in textiles, containing environmentally friendly components, and charge level display, supercapacitors could become widespread in many other electronic systems. These multifunctional features make supercapacitor devices an attractive alternative for both industrial and commercial applications. Many studies have been conducted to improve the performance of supercapacitors through nanocomposites, resulting in a significant body of literature in this field. However, due to the very different combinations of nanocomposite materials, many unresolved issues remain in this field, and therefore further research is needed. In the present study, a boron nitride nanotube-reinforced activated carbon-based nanocomposite supercapacitor device was developed, and its electrochemical performance analysis was carried out. As a result of the evaluations, it was observed that the boron nitride nanotube addition increased the Coulombic efficiency and cycle life performance of the supercapacitor device.
Anahtar Kelimeler
Energy storage Supercapacitor Nanocomposite Boron nitride nanotube Activated carbon
Kaynakça
- [1] Conway B. E., “Electrochemical Supercapacitors”, Springer US, (1999).
- [2] Pandolfo T., Ruiz V., Sivakkumar S. and Nerkar J., “General Properties of Electrochemical Capacitors”, Supercapacitors: Materials, Systems, and Applications, Wiley, (2013).
- [3] Simon P. and Gogotsi Y., “Materials for electrochemical capacitors”, Nat Mater, vol. 7, no. 11, p. 845, (2008).
- [4] Simon P., Gogotsi Y. and Dunn B., “Where Do Batteries End and Supercapacitors Begin?”, Science, (1979), vol. 343, no. 6176, pp. 1210–1211, (2014).
- [5] Simon P. and Gogotsi Y., “Capacitive Energy Storage in Nanostructured Carbon–Electrolyte Systems”, Acc Chem Res, vol. 46, no. 5, pp. 1094–1103, (2013).
- [6] Wang G., Zhang L. and Zhang J., “A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors”, Chem Soc Rev, vol. 41, no. 2, pp. 797–828, (2012).
- [7] Najib S. and Erdem E., “Current progress achieved in novel materials for supercapacitor electrodes: mini review”, Nanoscale Adv, vol. 1, no. 8, pp. 2817–2827, (2019).
- [8] Fialkov A. S., “Carbon application in chemical power sources”, Russian journal of electrochemistry, vol. 36, no. 4, pp. 345–366, (2000).
- [9] Pandolfo A. G. and Hollenkamp A. F., “Carbon properties and their role in supercapacitors”, J Power Sources, vol. 157, no. 1, pp. 11–27, (2006).
- [10] Pomerantseva E., Bonaccorso F.,Feng X., Cui Y. and Gogotsi Y., “Energy storage: The future enabled by nanomaterials”, Science, (1979), vol. 366, no. 6468, p. eaan8285, (2019).
- [11] Ates B., Koytepe S., Ulu A., Gurses C. and Thakur V. K., “Chemistry, Structures, and Advanced Applications of Nanocomposites from Biorenewable Resources ”, Chem Rev, vol. 120, no. 17, pp. 9304–9362, (2020).
- [12] Ebrahimi D. Y. E.-F., “Application of Nanocomposites for Supercapacitors: Characteristics and Properties”, Rijeka: IntechOpen, (2012).
- [13] Ahmed s., Ahmed A. and Rafat M., “Supercapacitor performance of activated carbon derived from rotten carrot in aqueous, organic and ionic liquid based electrolytes”, Journal of Saudi Chemical Society, vol. 22, no. 8, pp. 993–1002, (2018).
- [14] Simonsen Ginestra C. J. et al., “Liquid crystals of neat boron nitride nanotubes and their assembly into ordered macroscopic materials”, Nat Commun, vol. 13, no. 1, p. 3136, (2022).
- [15] Boulanger N., Talyzin A. V., Xiong S., Hultberg M. and Grimm A., “High surface area activated carbon prepared from wood-based spent mushroom substrate for supercapacitors and water treatment”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 680, 132684, (2024).
- [16] Bhat S., Uthappa U., Sadhasivam T., Altalhi T., Soo Han S. and Kurkuri M., “Abundant cilantro derived high surface area activated carbon (AC) for superior adsorption performances of cationic/anionic dyes and supercapacitor application”, Chemical Engineering Journal, 459,141577, (2023).
- [17] Madhusree J.E., Chandewar P. R., Shee D. and Mal S. S., “Phosphomolybdic acid embedded into biomass-derived biochar carbon electrode for supercapacitor applications”, Journal of Electroanalytical Chemistry, 936, 117354, (2023).
- [18] Aryal S., Shrestha K. R., Shrestha T., Oli H. B., Pathak I., Shrestha R. L. and Bhattarai D. P., “Activated carbon from Prunus persica seed stones as a negatrode material for high-performance supercapacitors”, Journal of Molecular Structure, 1323, 140810, (2025).
Bor Nitrür Nanotüp Katkılı Aktif Karbon Esaslı Nanokompozit Süperkapasitör Cihazının Elektrokimyasal Performans Analizi
Öz
Süperkapasitörler günümüzün en çok ilgi gören enerji depolama sistemlerinden biri konumdadır. Bataryaların eksiklerini giderme potansiyeline sahip olan süperkapasitörler, yüksek özgül güçleri ve dikkat çekici enerji yoğunlukları sebebiyle birçok bilimsel araştırmaya konu olmuşlardır. Süperkapasitörlerin elektrikli taşıtlardan mobil sistemlere ve aygıtlara kadar farklı uygulama alanları mevcuttur. Özellikle hızlı şarj-deşarj kabiliyetleri; tüketici elektroniği, taşınabilir aygıtlar ve yenilenebilir enerji sistemleriyle entegrasyonlarını kolaylaştırmaktadır. Esneklik, tekstile gömülebilme, çevre dostu bileşenler içerme ve şarj seviyesi göstergesi gibi yeni özellikler kazanmaları durumunda, süperkapasitörlerin daha birçok diğer elektronik sistemde de yaygınlaşması söz konusu olabilecektir. Bu çok fonksiyonlu özellikleri barındıran süperkapasitör cihazları hem endüstriyel hem de ticari uygulamalar için cazip bir alternatif olacaktır. Süperkapasitörlerin performanslarını nanokompozitler vasıtasıyla iyileştirmek için birçok çalışma yapılmış ve bu alanda kayda değer bir literatür oluşmuştur. Bununla birlikte, nanokompozit malzemelerin çok farklı kombinasyonları nedeniyle halen bu alanda birçok çözüm bekleyen konu bulunmaktadır ve bu nedenle daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Mevcut çalışmada bor nitrür nanotüp katkılı aktif karbon esaslı nanokompozit süperkapasitör cihazı geliştirilerek bu cihaza ait elektrokimyasal performans analizi gerçekleştirilmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucunda bor nitrür nanotüp katkısının süperkapasitör cihazının Kulombik verim ve çevrim ömrü performanslarını artırdığı gözlemlenmiştir.
Anahtar Kelimeler
Enerji depolama Süperkapasitör Nanokompozit Bor nitrür nanotüp Aktif karbon
Etik Beyan
Bu makalenin yazarı çalışmasında kullandığı materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve/veya yasal-özel bir izin gerektirmediğini beyan eder.
Kaynakça
- [1] Conway B. E., “Electrochemical Supercapacitors”, Springer US, (1999).
- [2] Pandolfo T., Ruiz V., Sivakkumar S. and Nerkar J., “General Properties of Electrochemical Capacitors”, Supercapacitors: Materials, Systems, and Applications, Wiley, (2013).
- [3] Simon P. and Gogotsi Y., “Materials for electrochemical capacitors”, Nat Mater, vol. 7, no. 11, p. 845, (2008).
- [4] Simon P., Gogotsi Y. and Dunn B., “Where Do Batteries End and Supercapacitors Begin?”, Science, (1979), vol. 343, no. 6176, pp. 1210–1211, (2014).
- [5] Simon P. and Gogotsi Y., “Capacitive Energy Storage in Nanostructured Carbon–Electrolyte Systems”, Acc Chem Res, vol. 46, no. 5, pp. 1094–1103, (2013).
- [6] Wang G., Zhang L. and Zhang J., “A review of electrode materials for electrochemical supercapacitors”, Chem Soc Rev, vol. 41, no. 2, pp. 797–828, (2012).
- [7] Najib S. and Erdem E., “Current progress achieved in novel materials for supercapacitor electrodes: mini review”, Nanoscale Adv, vol. 1, no. 8, pp. 2817–2827, (2019).
- [8] Fialkov A. S., “Carbon application in chemical power sources”, Russian journal of electrochemistry, vol. 36, no. 4, pp. 345–366, (2000).
- [9] Pandolfo A. G. and Hollenkamp A. F., “Carbon properties and their role in supercapacitors”, J Power Sources, vol. 157, no. 1, pp. 11–27, (2006).
- [10] Pomerantseva E., Bonaccorso F.,Feng X., Cui Y. and Gogotsi Y., “Energy storage: The future enabled by nanomaterials”, Science, (1979), vol. 366, no. 6468, p. eaan8285, (2019).
- [11] Ates B., Koytepe S., Ulu A., Gurses C. and Thakur V. K., “Chemistry, Structures, and Advanced Applications of Nanocomposites from Biorenewable Resources ”, Chem Rev, vol. 120, no. 17, pp. 9304–9362, (2020).
- [12] Ebrahimi D. Y. E.-F., “Application of Nanocomposites for Supercapacitors: Characteristics and Properties”, Rijeka: IntechOpen, (2012).
- [13] Ahmed s., Ahmed A. and Rafat M., “Supercapacitor performance of activated carbon derived from rotten carrot in aqueous, organic and ionic liquid based electrolytes”, Journal of Saudi Chemical Society, vol. 22, no. 8, pp. 993–1002, (2018).
- [14] Simonsen Ginestra C. J. et al., “Liquid crystals of neat boron nitride nanotubes and their assembly into ordered macroscopic materials”, Nat Commun, vol. 13, no. 1, p. 3136, (2022).
- [15] Boulanger N., Talyzin A. V., Xiong S., Hultberg M. and Grimm A., “High surface area activated carbon prepared from wood-based spent mushroom substrate for supercapacitors and water treatment”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 680, 132684, (2024).
- [16] Bhat S., Uthappa U., Sadhasivam T., Altalhi T., Soo Han S. and Kurkuri M., “Abundant cilantro derived high surface area activated carbon (AC) for superior adsorption performances of cationic/anionic dyes and supercapacitor application”, Chemical Engineering Journal, 459,141577, (2023).
- [17] Madhusree J.E., Chandewar P. R., Shee D. and Mal S. S., “Phosphomolybdic acid embedded into biomass-derived biochar carbon electrode for supercapacitor applications”, Journal of Electroanalytical Chemistry, 936, 117354, (2023).
- [18] Aryal S., Shrestha K. R., Shrestha T., Oli H. B., Pathak I., Shrestha R. L. and Bhattarai D. P., “Activated carbon from Prunus persica seed stones as a negatrode material for high-performance supercapacitors”, Journal of Molecular Structure, 1323, 140810, (2025).
Ayrıntılar
| Birincil Dil | Türkçe |
|---|---|
| Konular | Elektrokimyasal Enerji Depolama ve Dönüşüm, Kompozit ve Hibrit Malzemeler, Nanomalzemeler |
| Bölüm | Araştırma Makalesi |
| Yazarlar | |
| Gönderilme Tarihi | 23 Aralık 2025 |
| Kabul Tarihi | 25 Aralık 2025 |
| Erken Görünüm Tarihi | 29 Aralık 2025 |
| Yayımlanma Tarihi | 29 Mart 2026 |
| DOI | https://doi.org/10.2339/politeknik.1847838 |
| IZ | https://izlik.org/JA45YX68JZ |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2026 Cilt: 29 Sayı: 3 |
Kaynak Göster
Amaç ve Kapsam
Temel mühendislik alanlarındaki hem deneysel hem de kuramsal çalışmaların yer aldığı dergimiz, mühendisliğin hızla gelişen alanlarına ilişkin makalelerin yayınına öncelik tanır ve disiplinlerarası yöntem ve teknolojiler üzerine yoğunlaşmayı,mühendislik bilimlerindeki en güncel bilimsel ve teknolojik gelişmeleri araştırmacılara, mühendislere ve ilgili kitlelere ulaştırmayı hedefler. Dergiye gönderilen bilimsel çalışmaların yayımlanmış veya sözlü veya poster sunum olarak başka yerde yayın için değerlendirme aşamasında bulunmaması gereklidir.
“Politeknik Dergisi" temel mühendislik konularını kapsayan bir dergidir. Dergi ulusal ve uluslararası düzeyde bilim, teknoloji ve mühendislik alanlarında orijinal bir araştırmayı bulgu ve sonuçlarıyla yansıtan ve bilime katkısı olan araştırma makalelerini veya yeterli sayıda bilimsel makaleyi tarayıp, konuyu bugünkü bilgi ve teknoloji düzeyinde özetleyen, değerlendirme yapan ve bulguları karşılaştırarak yorumlayan tarama makalelerini kabul etmektedir.
Yazım Kuralları
Dergimize makale gönderen ve/veya dergimizde hakemlik yapan /yapacak olan tüm kullanıcıların kurumsal e-posta hesapları ile sisteme kayıt olmaları gerekmektedir (yahoo.com, hotmail.com, gmail.com vb. uzantılı e-posta hesapları kullanılmamalıdır).
Dergimize ait herhangi bir ŞABLON formatı bulunmamaktadır. İlk gönderi için makalelerin aşağıdaki kurallara göre hazırlanması gerekmektedir.
Gazi Üniversitesi Politeknik Dergisi, Fen ve Mühendislik alanlarında çalışan bilim insanları arasındaki bilimsel iletişimi oluşturmak amacıyla, bilimsel özgün makaleleri Türkçe veya İngilizce olarak kabul etmektedir.
Araştırma Makalesi: Orijinal bir araştırmayı bulgu ve sonuçlarıyla yansıtan çalışmalar,
Tarama Makalesi: Yeterli sayıda bilimsel makaleyi tarayıp, konuyu günümüzün bilgi ve teknoloji düzeyinde özetleyen, değerlendirme yapan ve bu bulguları karşılaştırarak yorumlayan yazılar,
Teknik Not: Yapılan bir araştırmanın önemli bulgularını açıklayan yeni bir yöntem veya teknik tanımlayan yazılar.
Bütün yazıların Telif Hakkı Devir Formu, makalenin bütün yazarları tarafından doldurulup editörlüğe iletilmelidir. Telif Hakkı Devir Formu göndermeyen yazarların yayınları işleme konulmaz. Yayınlanmasına karar verilen makaleler üzerine yazarlar tarafından sonradan hiçbir eklenti yapılamaz.
Her makale en az iki hakeme gönderilerek şekil ve içerik bakımından incelenir. Dergide yayınlanabilecek nitelikteki olduğu belirlenen makalelerin dizgisi yapılarak yayına hazır hale getirilir.
SUNUŞ
İlk gönderi esnasında, makalenin yazar(lar)ı tarafından benzerlik taraması yapılarak benzerlik oranını gösteren raporun makale ile birlikte yüklenmesi gerekmektedir. Detaylı bilgi için tıklayınız.
Her makalede yapılan çalışmanın özetlendiği bir Özet Sayfası bulunmalıdır. (Bu sayfa makalenin ilk sayfası olacak şekilde makalenizi tek dosya halinde gönderiniz). Özet sayfasına ait şablon dosyaya ulaşmak için tıklayınız.
1. METİN : Times New Roman yazı karakterinde ve 12 pt olacak şekilde yazılmalı, kaynaklar ve şekiller dahil tarama yazıları dışında 20 sayfayı geçmemelidir. Yazarlar makalelerinin ne türde bir yazı olduğunu belirtmelidirler.
2. BAŞLIK : Eserin başlığı, ilk harfleri büyük olacak şekilde Türkçe ve İngilizce olarak yazılmalı, başlık metne uygun, kısa ve açık olmalıdır.
Metin içerisindeki 1. derece başlıkların tamamı büyük harfle, 2. derece başlıkların tüm kelimelerinin ilk harfleri büyük harfle ve 3. ve daha alt başlıklar için başlığın yalnızca ilk kelimesi büyük harfle olacak şekilde yazılmalıdır (Metin içerisinde kullanılan başlıkların ve alt başlıkların tümünün İngilizceleri parantez içerisinde belirtilmelidir. Yazım dili İngilizce olan makalelerde, parantez içerisinde herhangi bir şey belirtilmemelidir. Tüm metin İngilizce olmalıdır)
3. ÖZET : 200 kelimeyi geçmeyecek şekilde Türkçe ve İngilizce yazılmalıdır. İngilizce özetin başına eserin başlığı da ingilizce olarak yazılmalıdır.
4. ANAHTAR KELİMELER : En az 3 en fazla 5 adet Türkçe/ İngilizce olarak verilmelidir.
5. METİN : Genel olarak giriş, yöntem, bulgular, sonuç ve tartışmaya ilişkin kısımları kapsar.
6. KAYNAKLAR : Metinde parantez içerisindeki [1], [2] vb. rakamlarla numaralandırılmalı ve metin sonunda da eser içinde veriliş sırasına göre yazılmalıdır.
Kaynak bir makale ise: Yazarın soyadı adının baş harfi, tırnak içerisinde makalenin tam başlığı, derginin adı (varsa uluslararası kısaltmaları), cilt no: makalenin başlangıç ve bitiş sayfa no, (yıl)
Örnek: Sözen A., Özbaş E., Menlik T., Çakır M. T., Gürü M. and Boran K., ''Improving the thermal performance of diffusion absorption refrigeration system with alumina nanofluids'', International Journal of Refrigeration, 44: 73-80, (2014)
Kaynak bir kitap ise: Yazarın soyadı adının başharfi, tırnak içerisinde kitabın adı, cilt no, varsa editörü, yayınevinin adı, yayın no, yayınlandığı yer, (yıl).
Kaynak kitaptan bir bölüm ise: Bölüm yazarının soyadı adının başharfi, tırnak içerisinde bölümün adı, bölümün alındığı kitabın adı, yayınevinin adı, yayınlandığı yer, (yıl).
Kaynak basılmış tez ise: Yazarın soyadı adının baş harfi, tırnak içerisinde tezin adı, cinsi (yüksek lisans, doktora), sunulduğu üniversite ve enstitüsü, (yıl).
Kaynak kongreden alınmış tebliğ ise: Yazarın soyadı adının baş harfi, tırnak içerisinde tebliğin adı, kongrenin adı, yapıldığı yer, tebliğin başlangıç ve bitiş sayfa no, (yıl).
Kaynak bir standart ise: Standardın numarası, tırnak içerisinde standardın adı, (yıl).
7. ÇİZELGE VE ŞEKİLLER: Çizelge içermeyen bütün görüntüler (fotoğraf, çizim, diyagram, grafik, harita vs.) şekil olarak isimlendirilmelidir. Her bir çizelge ve şekil, metin içinde gireceği yere yerleştirilmelidir. Bütün şekiller metin içinde ardışık olarak numaralandırılmalıdır (Metin içerisinde kullanılan Çizelge ve Şekillerin tümünün ingilizceleri parantez içerisinde belirtilmelidir. Yazım dili İngilizce olan makalelerde, parantez içerisinde herhangi bir şey belirtilmemelidir. Tüm metin İngilizce olmaldır).
8. FORMÜLLER VE BİRİMLER: Metin içerisindeki tüm formüller equation formatında yazılmalıdır. Formüllere (1), (2) şeklinde sıra numarası verilmelidir. Tüm birimler SI birim sisteminde olmalıdır.
9. SİMGELER VE KISALTMALAR : Metin sonunda kaynaklardan önce verilebilir.
10. TEŞEKKÜR : Eğer kişi veya kurumlara teşekkür yapılacaksa bu kısımda yazılmalı ve kaynaklardan önce verilmelidir.
Bu makalenin yazar(lar)ı çalışmalarında kullandıkları materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve/veya yasal-özel bir izin gerektirmediğini beyan ederler.
İngilizce dilindeki makaleler için:
DECLARATION OF ETHICAL STANDARDS
The author(s) of this article declare that the materials and methods used in this study do not require ethical committee permission and/or legal-special permission.
12. YAZAR KATKILARININ BEYANI: Bu bölümde makalede adı geçen her bir araştırmacının makaleye olan katkısı belirtilmelidir.
13. ÇIKAR ÇATIŞMASININ BEYANI: Makale yazarları arasındaki çıkar çatışması durumu belirtilmelidir. Herhangi bir çıkar çatışması yoksa "Bu çalışmada herhangi bir çıkar çatışması yoktur" ibaresi yazılmalıdır.
Etik İlkeler ve Yayın Politikası
Ücret Politikası
Politeknik Dergisi makale gönderimi veya basım aşamasında herhangi bir ücret talep etmemektedir.
Dizinler
Dergi Kurulları
Genel Yayın Yönetmeni
Baş Editör
Editörler
Editör Yardımcıları
Editör Asistanı
Editörler Kurulu
Yayın Danışma Kurulu
Teknik Sorumlu
Yayın Etiği Kurulu
Bu eser Creative Commons Atıf-AynıLisanslaPaylaş 4.0 Uluslararası ile lisanslanmıştır.