Nitrik asit ile modifiye edilmiş biyokütle temelli aktif karbonun süperkapasitör performansının incelenmesi

Bu çalışmada çay fabrikası atığından H3PO4 aktivasyonu ile aktif karbon üretilmiş, üretilen örneklere farklı derişimlerde (v/v, % 3,33, % 10, % 20 ve % 40) HNO3 kullanılarak asidik yüzey modifikasyonu işlemi uygulanmıştır. Örneklerin süperkapasitör elektrot malzemesi olarak kullanılabilirliği, sulu asidik elektrolit (1 M H2SO4) ortamında test edilmiştir. İşlem görmemiş ve modifiye aktif karbon örneklerinin yüzey karakterizayonu çeşitli kimyasal ve fiziksel yöntemlerle gerçekleştirilmiş, yüzey oksijenli grupların tipi ve miktarının elektrokimyasal performans üzerine etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak, modifikasyonda kullanılan asit derişiminin aktif karbonun yüzey alanı ve gözenekliliğini önemli oranda etkilediği belirlenmiştir. Asit derişimi % 3,33’ün üzerine çıktığında yüzey alanında büyük düşüş gözlenmiştir. Asit derişiminin artmasıyla yüzeydeki oksijenli grupların derişiminde artış gözlenirken, fonksiyonel grup tipi farklılık göstermektedir. % 3,33 HNO3 ile modifiye edilen örnekten hazırlanan elektrot, işlem görmemiş aktif karbondan hazırlanan elektrota göre daha iyi performans sergilemiş, asit derişimi arttıkça elektrot performansında elektrot iç direncindeki artışa bağlı olarak önemli ölçüde düşüş gözlenmiştir.

___

  • [1] Liu D.D., Gao J.H., Cao Q.X., Wu S.H., Qin Y.K., Improvement of activated carbon from Jixi bituminous coal by air preoxidation, Energy & Fuels, 31 (2), 1406–1415, 2017.
  • [2] Khosravi R., Azizi A., Ghaedrahmati R., Gupta V.K., Agarwal S., Adsorption of gold from cyanide leaching solution onto activated carbon originating from coconut shell-optimization, kinetics and equilibrium studies, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 54, 464-471, 2017.
  • [3] Yagmur E., Ozmak M., Aktas Z., A novel method for production of activated carbon from waste tea by chemical activation with microwave energy, Fuel, 87 (15-16), 3278-3285, 2008.
  • [4] Tsubota T., Morita M., Kamimura S., Ohno T., New approach for synthesis of activated carbon from bamboo, Journal of Porous Materials, 23 (2), 349-355, 2016.
  • [5] Balbaşı M., Şahin A., Symmetrical supercapacitor application with low activated carbon content, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (4), 683-692, 2015.
  • [6] Imoto K., Takahashi K., Yamaguchi T., Komura T., Nakamura J., Murata K., High-performance carbon counter electrode for dye-sensitized solar cells, Solar Energy Materials & Solar Cells, 79, 459–469, 2003.
  • [7] Elazari R., Salitra G., Garsuch A., Panchenko A., Aurbach D., Sulfur-impregnated activated carbon fiber cloth as a binder-free cathode for rechargeable Li-S batteries, Advanced Materials, 2 (47), 5641-5644, 2011.
  • [8] Kim C.S., Srimuk P., Lee J., Fleischmann S., Aslan M., Presser V., Influence of pore structure and cell voltage of activated carbon cloth as a versatile electrode material for capacitive deionization, Carbon, 122, 329-335, 2017.
  • [9] Aygün A., Yenisoy Karakaş Y., Duman I., Production of granular activated carbon from fruit stones and nutshells and evaluation of their physical, chemical and adsorption properties, Microporous and Mesoporous Materials, 66 (2-3), 189-195, 2003.
  • [10] Bhatnagar A., Hogland W., Marques M., Sillanpaa M., An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment applications, Chemical Engineering Journal, 219, 499-511. 2013.
  • [11] Laszlo K., Tombacz E., Josepovits K., Effect of activation on the surface chemistry of carbons from polymer precursors, Carbon, 39 (8), 1217-1228, 2001.
  • [12] Gurten Inal I.I., Holmes S.M., Banford A., Aktas Z., The performance of supercapacitor electrodes developed from chemically activated carbon produced from waste tea, Applied Surface Science, 357, Part A, 696-703, 2015.
  • [13] Gao F., Qu J.Y., Zhao Z.B., Wang Z.Y., Qiu J.S., Nitrogen-doped activated carbon derived from prawn shells for high-performance supercapacitors, Electrochimica Acta, 190, 1134-1141, 2016.
  • [14] Tian X., Ma H.R., Li Z., Yan S.C., Ma L., Yu F., Wang G., Guo X.H., Ma Y.Q., Wong C.P., Flute type micropores activated carbon from cotton stalk for high performance supercapacitors, Journal of Power Sources, 359, 88-96, 2017.
  • [15] Gurten Inal I.I., Holmes S.M., Yagmur E., Ermumcu N., Banford A., Aktas Z., The supercapacitor performance of hierarchical porous activated carbon electrodes synthesised from demineralised (waste) cumin plant by microwave pretreatment, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 61, 124-132, 2018.
  • [16] Pandolfo A.G., Hollenkamp A.F., Carbon properties and their role in supercapacitors, Journal of Power Sources, 157 (1), 11-27, 2006.
  • [17] Han Y., Zhao P.P., Dong X.T., Zhang C., Liu S.X., Improvement in electrochemical capacitance of activated carbon from scrap tires by nitric acid treatment, Frontiers of Materials Science, 8 (4), 391-398, 2014.
  • [18] Fan L.Z., Quiao S.Y., Song W.L., Wu M., He X.B., Qu X.H. Effects of the functional groups on the electrochemical properties of ordered porous carbon for supercapacitors, Electrochimica Acta, 105, 299-304, 2013.
  • [19] Hsieh C.T., Teng H., Influence of oxygen treatment on electric double-layer capacitance of activated carbon fabrics, Carbon, 40, 667-674, 2002.
  • [20] Nian Y.R. ve Teng H. Influence of surface oxides on the impedance behavior of carbon-based electrochemical capacitors, Journal of Electroanalytical Chemistry, 540, 119-127, 2003.
  • [21] Gokce Y., Aktas Z., Nitric acid modification of activated carbon produced from waste and adsorption of methylene blue and phenol, Applied Surface Science, 313, 352-359, 2014.
  • [22] Boehm H.P., Some aspects of the surface chemistry of carbon blacks and other carbons Carbon, 32, 759-769, 1994.
  • [23] de Celis J., Amadeo N.E., Cukierman A.L., In situ modification of activated carbons developed from a native invasive wood on removal of trace toxic metals from wastewater, Journal of Hazardous Materials, 161 (1), 217-223, 2009.
  • [24] Okajima K., Ohta K., Sudoh M., Capacitance behavior of activated carbon fibers with oxygen-plasma treatment, Electrochim Acta, 50, 2227-2231, 2005.
  • [25] Oda H., Yamashita A., Minoura S., Okamoto M., Morimoto T., Modification of the oxygen-containing functional group on activated carbon fiber in electrodes of an electric double-layer capacitor, Journal of Power Sources, 158, 1510-1516, 2006.
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi-Cover
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1986
  • Yayıncı: Oğuzhan YILMAZ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Nugget buharlı pişme süreç parametrelerinin çok yanıtlı güçlü eniyilenmesi

Özlem KUVAT

RCP4.5 ve RCP8.5 iklim senaryolarına göre konutlarda iklim değişikliği etki değerlendirmesi

Cagla MERAL AKGÜL, İpek GÜRSEL DİNO

Doygun kumların statik ve dinamik davranışlarının bünyesel modellenmesine yönelik geliştirilen sayısal formülasyonların karşılaştırmalı çalışması: Yeni bir pekleşme kuralı önerisi

Mehmet Barış Can ULKER

IEEE 802.11 MAC Protokolünün VANET ağlardaki performans modellemesi ve analizi

Muhammet Ali KARABULUT, A.f.m. Shahen SHAH, Hacı İLHAN

Sürdürülebilir enerji yönetimi için yapay sinir ağları ve ARIMA metotları kullanılarak melez tahmin modelinin tasarlanması ve geliştirilmesi: Tütün endüstrisinde vaka çalışması

Hamdi Giray REŞAT

Çok amaçlı kurumsal kaynak planlaması uyarlama projelerinin insan kaynağı kısıtı ve belirsizlik altında çizelgelenmesi

Kemal SUBULAN

Biyoreaktör depolama alanlarında sızıntı suyu karakterizasyonu

Esra TINMAZ KÖSE, İbrahim DEMİR

Aşındırıcı macun ile elektro erozyonla işlenmiş Ti-6Al-4V alaşımının yüzey kalitesinin iyileştirilmesi

Kürşad GÖV, Osman SOYDAN, Ömer EYERCİOĞLU

JSMAA tabanlı yeni bir eklenti: SWARA-JSMAA ve akrobasi uçağı seçimi

Korel İnanç DURMAZ, Cevriye TEMEL GENCER

Gemi çarpışmalarının önlenmesi için melez algoritma tabanlı bir karar destek sisteminin oluşturulması

Timur İNAN, Ahmet Fevzi BABA