dc.contributor.advisor | Pekmez, Kadir | |
dc.contributor.author | Altıntaş, Özge | |
dc.date.accessioned | 2020-09-17T10:43:13Z | |
dc.date.issued | 2020 | |
dc.date.submitted | 2020-07-27 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/22759 | |
dc.description.abstract | In this thesis, the electrochemical behavior of acidic electrolytes and their usability that can be used for vanadium redox flow batteries (VRAB), were investigated. In these analyzes, the electrochemical behavior of vanadium electrolyte solutions containing sulfuric acid (H2SO4), phosphoric acid (H3PO4), methanesulfonic acid (CH3SO3H), oxalic acid (H2C2O4), hydrochloric acid (HCl), perchloric acid (HClO4) and acetic acid (CH3COOH) were investigated by cyclic voltammetry and electrochemical ımpedance spectroscopy methods.
In the selection of these acids, industrial usage prevalence, relative costs and suitability for vanadium redox flow batteries were taken into consideration. All types of vanadium ions (VO2+, VO2+, V3+, V2+) used in formed in the vanadium redox flow battery change form and form precipitate in more basic solutions having pH> 4 properties. Therefore, the vanadium solution should be sufficiently acidic. In this study, the cyclic voltammetry method used in the study of the electrochemical behavior of acidic solutions determined the working ranges and reduction-oxidation voltages for each solution and blank solutions with a concentration of 0.5 M VOSO4. Using the cyclic voltamograms taken in the anodic and cathodic region, the working limits of these solutions in the graphite disc electrode were determined. Reduction-oxidation behaviors in these potentials were examined.
On the graphite or graphite composite electrodes of acidic electrolytes, that are used for the operation of vanadium redox flow batteries with high efficiency, high energy density and having long charge-discharge cycle numbers. It is necessary to control the formation of unwanted hydrogen gas evolution in the catholyte compartment and corrosion and degradation reactions of graphite in the anolyte compartment. For this reason, shifting the GIC formation to more positive potentials on the graphite electrode surface in the studied electrolyte, thus preventing the GIC formation at lower potentials and preventing the graphite or graphite composite electrodes In addition, in order to operate these redox flow batteries with high efficiency, hydrogen formation must be suppressed in the cathode and catholyte compartment. In this context, it is desired that the hydrogen formation appearance potential is as high as possible (hydrogen overvoltage is large and current density is low). For all these reasons, the behavior of the acidic solutions used in the study in the anodic and cathodic region was examined by taking these criteria into consideration.
In the other stage of the study, the impedance measurements of different solutions and different potentials at these solutions were made by graphite disc electrode and the equivalent circuit model Rs(C(RctQ)) was determined according to these parameters. The Rs value change here depends on ionic conductivity, but does not vary greatly in acids that decompose to a large extent. The low Rct resistance, which expresses the charge transfer resistance, means the electron transfer rate is high. In addition, at this stage of the study, the results of the impedance analysis obtained by performing EIS measurements at different VOSO4 concentrations in eight different acids were compared and evaluated. | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/restrictedAccess | tr_TR |
dc.subject | Elektrokimyasal Enerji Depolama | tr_TR |
dc.subject | Vanadyum Redoks Akış Bataryası | tr_TR |
dc.subject | Batarya elektroliti | tr_TR |
dc.subject | Dönüşümlü voltametri | tr_TR |
dc.subject | Elektrokimyasal empedans spektroskopisi | tr_TR |
dc.subject.lcsh | Kimya | tr_TR |
dc.title | Vanadyum Redoks Akış Bataryaları İçin Kullanılabilecek Elektrolitlerin Karbon Bazlı Elektrot Yüzeyindeki Elektrokimyasal Davranışlarının İncelenmesi | tr_TR |
dc.title.alternative | Investıgatıon of Electrochemıcal Behavıor of the Electrolytes That Can Be Used for Vanadıum Redox Flow Batterıes on Carbon Based Electrode Surface | |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Bu tez çalışmasında vanadyum redoks akış bataryaları (VRAB) için kullanılabilecek asidik elektrolitlerin elektrokimyasal davranışları incelenerek kullanılabilirliği araştırıldı. Bu analizlerde VOSO4 ın; sülfürik asit (H2SO4), fosforik asit (H3PO4), metansülfonik asit, (CH3SO3H), oksalik asit (H2C2O4), hidroklorik asit (HCl), perklorik asit (HClO4) ve asetik asit (CH3COOH) içindeki elektrolit çözeltilerinin elektrokimyasal davranışları dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi yöntemleri ile incelendi.
Bu asitlerin seçiminde ise endüstriyel olarak kullanım yaygınlığı, bağıl maliyetleri ve vanadyum redoks akış bataryaları için kullanım uygunlukları dikkate alındı. Vanadyum redoks akış bataryasında kullanılan ya da oluşan tüm vanadyum iyonu türleri (VO2+, VO2+, V3+, V2+) pH> 4 özelliğine sahip olan daha bazik çözeltilerde form değiştirmekte ve çökelek oluşturmaktadır. Bu nedenle vanadyum çözeltisinin yeterince asidik olması gerekmektedir. Bu çalışmada asidik çözeltilerin elektrokimyasal davranışlarının incelenmesinde kullanılan dönüşümlü voltametri yöntemi ile 0.5 M VOSO4 derişime sahip her bir asit çözeltisi ve boş çözeltiler için çalışma aralıkları ve indirgenme-yükseltgenme gerilimleri belirlendi. Anodik ve katodik bölgede alınan dönüşümlü voltamogramları kullanılarak bu çözeltilerin grafit disk elektrottaki çalışma sınırları belirlendi. Bu potansiyellerdeki indirgenme-yükseltgenme davranışları incelendi.
Vanadyum redoks akış bataryaların yüksek verim, yüksek enerji yoğunluğunda çalışabilmesi ve uzun şarj-deşarj döngü sayılarına sahip olması için kullanılan asitli elektrolitlerin grafit veya grafit kompozit elektrotlar üzerinde; katolit bölmesinde istenmeyen hidrojen gazı oluşumu, anolit bölmesinde ise grafitin korozyonu ve bozunma tepkimelerinin iyi kontrol edilmesi gereklidir. Bu nedenle çalışılan elektrolit içerisinde grafit elektrot yüzeyinde GIC oluşumunun daha büyük potansiyellere kaydırılması, dolayısıyla daha düşük gerilimlerde GIC oluşumunun engellenerek, grafit veya grafit kompozit elektrotların korozyonu ve bozunması sonucu çalışamaz hale gelmesi önlenmelidir. Ayrıca bu bataryaların yüksek verimle çalıştırılabilmesi için katot ve katolit bölmesinde hidrojen oluşumunun da bastırılması gerekmektedir. Bu bağlamda hidrojen oluşum görünümü potansiyelinin mümkün olduğunca yüksek (hidrojen aşırı gerilimi büyük ve akım yoğunluğunun düşük) olması istenir. Tüm bu sebeplerle çalışmada kullanılan asidik çözeltilerin anodik ve katodik bölgedeki davranışları bu kriterler dikkate alınarak incelendi.
Çalışmanın diğer aşamasında grafit disk elektrot ile her bir çözeltinin farklı derişim ve farklı potansiyeldeki çözeltilerinin empedans ölçümleri yapılarak bu parametrelere uygun eşdeğer devre modeli Rs(C(RctQ)) belirlendi. Buradaki Rs değeri değişimi iyonik iletkenliğe bağlı olmakla birlikte büyük ölçüde iyonlarına ayrışan asitlerde büyük değişiklik göstermemektedir. Yük transfer direncini ifade eden Rct direncinin düşük olması ise elektron transfer hızının yüksek olması anlamına gelmektedir. Ayrıca çalışmanın bu aşamasında farklı asitler içerisinde farklı VOSO4 derişimlerinde EIS ölçümleri yapılarak elde edilen empedans analiz sonuçları karşılaştırılıp değerlendirildi. | tr_TR |
dc.contributor.department | Kimya | tr_TR |
dc.embargo.terms | Açık erişim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2021-01-22T10:43:13Z | |
dc.funding | Yok | tr_TR |