BİYOKÜTLEDEN HİDROTERMAL YÖNTEM İLE SÜPERKAPASİTÖRLER İÇİN ELEKTROD ÜRETİMİ

Abstract

ÖZET

Bu çalışmanın temel amacı, turunçgil kabuklarından (greyfurt, limon, mandalina ve portakal) hidrotermal karbonizasyon ile sürdürülebilir hidroçar karbon malzeme üretmek, elde edilen hidroçarların enerjiyi çok hızlı bir şekilde depolayabilen ve aktarabilen süperkapasitörlerde elektrod olarak kullanmak ve performanslarını incelemektir.

Çalışmada, kurutulup toz haline getirilen turunçgil kabuklarının 220 ℃’de ve 24 saat sonunda hidrotermal karbonizasyon ile hidroçara dönüşümü sağlandı. Hidroçarların, sülfirik asit ve potasyum hidroksit ile kimyasal aktivasyonu, ardından 700 ℃’de, argon atmosferinde ve 2 saat süresince kalsinasyonları gerçekleştirildi. Tüm karbonların yapıları elementel, FTIR ve SEM analizleri ile karakterize edildi. Bu karbonlardan hazırlanan elektrodların elektrokimyasal ve kapasitans performansları çevrim voltametrisi ve galvanostatik

şarj-deşarj analizleri ile incelendi. Elektrodların 0,5 ve 1,0 A akım hızlarında ortalama 45 mF/cm2 kapasitans değerlerine sahip olduğu söylenebilir. En yüksek kapasitans değerinin ise mandalina kabuğunun baz aktivasyonu ve kalsinasyonu ile 65,1 mF/cm2 olduğu hesaplandı.

ABSTRACT

The main purpose of this study is to produce sustainable hydrochar carbon material from citrus peels (grapefruit, lemon, mandarin and orange) by hydrothermal carbonization, to use the obtained hydrochars as electrodes in supercapacitors that can store and transfer energy very quickly, and to examine their performance.

In the study, dried and powdered citrus peels were transformed into hydrochar by hydrothermal carbonization at 220 ℃ and after 24 hours. Chemical activation of the hydrochars was carried out with sulfuric acid and potassium hydroxide, followed by calcination at 700 ℃ in argon atmosphere for 2 hours. The structures of all carbons were characterized by elemental, FTIR and SEM analyses. The electrochemical and capacitance performances of the electrodes prepared from these carbons were examined by cycle voltammetry and galvanostatic charge-discharge analyses. It can be said that the electrodes have an average capacitance value of 45 mF/cm2 at 0.5 and 1.0 A current rates. The highest capacitance value was calculated as 65.1 mF/cm2 via base activation and calcination of mandarin peel.