PVA-Bloedite [Na2X(SO4)2 (X= Ni, Mg)] Jel Elektrolitlerin Kapasitör Uygulamaları

Bloedite tipi olarak adlandırılan [Na2M(SO4)2.(4H2O) (M= Mn, Zn, Ni, Cu, Fe, Co)] malzemeler teknolojik olarak sensör ve enerji depolama sistemlerinde aktif olarak kullanılabilmektedir. Bu kapsamda Na2X(SO4)2.(4H2O) (X=Mg, Ni) bloedite malzemelerinin jel forma getirilerek kapasitör elektroliti özellikleri incelenmiştir. Polivinil Alkol (PVA) ile jel forma getirilen Ni ve Mg-bloedite yapılarının cv ölçümleri yapılmış ve ±1 V bölgesi içinde kalıcı akım düzlüklerine sahip oldukları belirlenmiştir. Kapasitör yapımında paslanmaz çelik folyolar elektrot olarak kullanılmıştır ve yapılan kapasite ölçümlerinde Ni-bleodite ~28 mFg-1, Mg-bleodite ~25 mFg-1 deşarj kapasitans değerlerine ulaşmıştır. Şarj-deşarj döngüsel kapasitans değeri belirleme çalışmaları kapsamında, 50 döngü sonunda Ni-bloedite yapısının Mg-bloedite yapısına göre iki kattan daha fazla yüksek kapasitans değeri sağladığı belirlenmiştir. Bu farklılık jel elektrolit viskozitesi ile ilişkilendirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda PVA-Bloedite yapılı malzemelerin kapasitör enerji depolama sistemlerinde jel elektrolit olarak kullanılmasına uygun olduğu belirlenmiştir.

Capacitor Applications of PVA-Bloedite [Na2X(SO4)2 (X= Ni, Mg)] Gel Electrolytes

The bloedite type [Na2M(SO4)2.(4H2O) (M = Mn, Zn, Ni, Cu, Fe, Co)] materials are actively used in technology as sensors and energy storage materials. In this context, bloedite Na2X(SO4) 2. (4H2O) (X = Mg, Ni) materials were transformed into a gel form with Polyvinyl Alcohol (PVA), and, their capacitor electrolyte properties were examined. According to cv measurement results, it was determined that Ni and Mg-bloedite structures had permanent current regions in ±1 V range. In the experimental capacitor construction, stainless steel foils were used as electrodes. Ni-bleodite reached ~ 28 mF g-1, and, Mg-bleodite ~ 25 mF g-1 discharge capacitance values. The cycle life studies show that after 50 cycles, Ni-bloedite structure provide more than twice capacitance value compared to Mg-bloedite structure. This difference has been associated with gel electrolyte viscosity. As result of the studies, it has been determined that PVA-Bloedite structure are suitable for use as a gel electrolyte in capacitor energy storage systems.

___

  • Abbas Q, Pajak D, Frackowiak E and Beguin F, 2014. Effect of binder on the performance of carbon/carbon symmetric capacitors in salt aqueous electrolyte. Electrochim.Acta 140: 132-138.
  • Abouelamaiem D I, He G, Parkin I, Neville T P, Jorge A B, Ji S, Wang R, Titirici M M, Shearing P R and Brett D J L, 2018. Synergistic relationship between the threedimensional nanostructure and electrochemical performance in biocarbon supercapacitor electrode materials. Sustainable Energy and Fuels DOI: 10.1039/c7se00519a
  • Chang Y-W, Wang1y E, Shin G, Han J-E and Mather P T, 2007. Poly(vinyl alcohol) (PVA)/sulfonated polyhedral oligosilsesquioxane (sPOSS) hybrid membranes for direct methanol fuel cell applications. Polymers for Advanced Technologıes 18: 535–543.
  • Demirel S, 2020. Temperature Dependent Polarization Effect and Capacitive Performance Enhancement of PVA-Borax Gel Electrolyte. International Journal of Electrochemical Science 15: 2439-2448.
  • Fic K, Lota G, Meller M and Frackowiak E, 2012. Novel insight into neutral medium as electrolyte for high-voltage supercapacitors. Energy Environental Science 5: 5842–5850.
  • González A, Goikolea E, Barrena J A, Mysyk R, 2016. Review on Supercapacitors: Technologies and materials. Renewable and Sustainable Energy Reviews 58: 189–1206.
  • Kasatkın A V, Nestola F, Plasıl J, Marty J, Belakovskıy D I, Agakhanov A A, Mılls S J, Pedron D, Lanza A, Favaro M, Bıanchın S, Lykova I S, Golıas V, nad Bırch W D, 2013. Manganoblodite, Na2Mn(SO4)2·4H2O, and cobaltoblodite, Na2Co(SO4)2·4H2O: two new members of the blodite group from the Blue Lizard mine, San Juan County, Utah, USA, Mineralogical Magazine 77: 367–383.
  • Latifatu M, Lee H S, Yoon C S, Oh J, Park J H, Park J W, Ko J M, 2016. Supercapacitive Properties of Activated Carbon-Quinone Derivative Composite Electrode in Different Hydrogen ion Conducting Electrolytes. International Journal of Electrochemical Science 11: 5353-5363.
  • Marinova D M, Zhecheva E N, Kukeva R R, Markov P V, Nihtianova D D, Stoyanova R K, 2017. Mixed sodium nickel-manganese sulfates: Crystal structure relationships between hydrates and anhydrous salts. Journal of Solid State Chemistry 250: 49–59.
  • McCormick CL, Blackmon KP, Elliott DL, 1986. Water‐soluble copolymers. XIII. Copolymers of acrylamide with sodium‐3‐acrylamido‐3‐methylbutanoate: Solution properties. Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 24: 2619-2634.
  • Menzel J, Frackowiak E, Fic K, 2019. Electrochemical capacitor with water-based electrolyte operating at wide temperature range. Journal of Power Sources 414: 183-191.
  • Moon WG, Kim G-P, Lee M, Song HD, and Yi J, 2015. A Biodegradable Gel Electrolyte for Use in High-Performance Flexible Supercapacitors. ACS Applied Materials Interfaces 7: 3503–3511.
  • Pal B, Yang S, Ramesh S, Thangadurai V, and Jose R, 2019. Electrolyte selection for supercapacitive devices: A critical review. DOI: 10.1039/C9NA00374F
  • Reynaud M, Rousse G, Abakumov A M, Sougrati M T, Tendeloo G V, Chotard J-N and Tarascon J-M, 2014. Design of new electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries from the bloedite mineral Na2Mg(SO4)2.4H2O. Journal of Materials Chemistry A 2: 2671.
  • Rong-rong Z, Yi-zong H, Yu-hong F, 2011. Crystal growth, optical spectra and thermal properties Of Na2Ni(SO4)2·4H2O Crystal. Advanced Materials Research 216: 312-315.
  • Ue M, Takeda M, Suzuki Y, Mori S, 1996. Chemical stability of γ-butyrolactone-based electrolytes for aluminum electrolytic capacitors. Journal of Power Sources 60: 185-190.
  • Ventosa E, Paulitsch B, Marzak P, Yun J, Schiegg F, Quast T, and Bandarenka A S, 2016. The Mechanism of the Interfacial Charge and Mass Transfer during Intercalation of Alkali Metal Cations. Advanced Science DOI: 10.1002/advs.201600211
  • Yahia HB, 2019. Crystal structure of a new polymorphic modification of Na2Mn3(SO4)4. Crystalline Materials 234: 11-12.
  • Zhong C, Deng Y, Hu W, Qiao J, Zhang L and Zhang J, 2015. A review of electrolyte materials and compositions for electrochemical supercapacitors. Chemical Society Reviews 44: 7484-7539.
Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi-Cover
  • ISSN: 2146-0574
  • Yayın Aralığı: 4
  • Başlangıç: 2011
  • Yayıncı: -
Sayıdaki Diğer Makaleler

Malatya İli Elma (Malus domestica Bark. (Rosaceae)) Ağaçlarında Zararlı Böcek ve Akar Türleri ile Doğal Düşmanlarının Belirlenmesi

Mehmet KAPLAN

İki Ayaklı Yürüme Hareketinin Merkezi Örüntü Üreteci (CPG) İle Gerçekleştirilmesi

Cafer BAL, Gökçe YILDIRIM

Granny Smith Elma Çeşidinin Depolama Performansı Üzerine Farklı 1-MCP Dozlarının Etkisi

Derya ERBAŞ, Mehmet Ali KOYUNCU

Manyetik Fe3O4 Nanopartiküllerinin Siyanurik Klorür Yoluyla Poli (ԑ-Kaprolakton)’ a Bağlanması, Termal ve Manyetik Özelliklerinin İncelenmesi

Mustafa Ersin PEKDEMİR, Mehmet COŞKUN

SAE 4140 Çeliğin Tornalanmasında Kesme Parametrelerinin Ses Seviyesi ve Yüzey Pürüzlüğüne Etkileri: Parametrelerin Optimizasyonu

Sirer ALBAYRAK, Faruk YEŞİLDAL, Cemalettin YILDIRIM

Stokastik Parametre Değerlerine Sahip Hiyerarşik Çinli Postacı Problemi ve Bir Uygulama

Özlem ÇOMAKLI SÖKMEN, Mustafa YILMAZ

AISI 310 Kalite Östenitik Paslanmaz Sac Malzemenin Lazerle Kesilmesinde Kesme Parametrelerinin Kesim Kalitesine Etkisinin İncelenmesi

İbrahim CEBECİ, Barış ÖZLÜ, Halil DEMİR

New host records for Zeuxia cinerea Meigen, 1826 (Diptera: Tachinidae) from Turkey

Neslihan GÜLTEKİN, Celalettin GÖZÜAÇIK, Kenan KARA, Turgut ATAY

Geleneksel Kapak Ekmeği Üretimi

Nuran ERDEM, Mustafa KARAKAYA

New Locality Record of the Red-Bellied Lizard, Darevskia parvula (Lantz & Cyrén, 1913) s.l., from eastern Anatolia, Turkey

Kamil CANDAN, Serkan GÜL, Yusuf KUMLUTAŞ, Elif YILDIRIM, Çetin ILGAZ