Microwave Assisted Biomass-Based Electrode Material Production for Supercapacitor Applications

Abstract

Süper kapasitörler, yüksek güç yoğunlukları, hızlı şarj/deşarj oranı, güç-enerji farkını kapatma avantajları, uzun çevrim ömürleri, basit çalışma ilkeleri, güvenli çalışmaları ve düşük bakım maliyetleri nedeniyle enerji depolama pazarında ilgi odağı haline gelmiştir. Son zamanlarda, özellikle ucuz, çevre dostu, gelişmiş gözenekli yapıda, yüksek özgül kapasiteli gibi özelliklerinden dolayı biyokütle türevi karbon elektrot malzemeler üzerine yapılan araştırmalar ivme kazanmıştır. Bu çalışmada, KOH aktivasyonu ve karbonizasyon yöntemiyle aktif karbona dönüştürülen Meşe mazısı biyokütlesine çeşitli sürelerde ve farklı güçlerde mikrodalga ısıtma uygulanarak başarılı bir şekilde süperkapasitör elektrotları üretilmiştir. Kimyasal karakterizasyonlar ve elektrokimyasal yöntemler kullnılarak elektrotların özellikleri belirlenmiştir. Mikrodalga uygulanmamış elektrodun kapasitans değeri 1 A/g akım yoğunluğunda 89 F/g iken MAQ-4 elektrodunun kapasitans değeri 283 F/g olarak hesaplanmıştır. Kapasitans değeri-Mikrodalga gücü arasındaki ilişki konveks bir parabol eğri özelliği sergilemiştir. Mikrodalga enerjisinin uygulanma süresi arttıkça elektrotların kapasitans değeri arttmıştır. Mikrodalga gücü arttıkça farklı akım yoğunluklarındaki kapasitans değerleri arasındaki farkı oldukça azaltmıştır. Uygulanan mikrodalga gücü genel olarak elektrotların kararlılığını artırmıştır. Kararlılık testi için yapılan uzun döngülerden MAQ-4 elektrodunun kapasitans değerinde yalnızca %5,62’lik bir azalma görülmüştür. Elde edilen sonuçlar ışığında, üretilen elektrot malzemeleri iyi kapasitans, yüksek enerji, yüksek güç yoğunluğu, düşük maliyet ve çevre dostu olma gibi avantajları sayesinde hem organik atıkların yeniden kullanımında hem de enerji depolama ihtiyacının karşılanmasında gelecek vaat etmektedir.