Akademik Veri Yönetim Sistemi
Oskay K. O., Ateş A. (Yürütücü), Öksüz K. E., Temel Ü. N.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, 2021 - 2024
Nüfusun artması ve endüstriyelleşme ile birlikte enerjiye artan talep, petrol ve doğal gaz gibi fosil yakıtların kullanımını artırmaktadır. Ancak, bu kaynakların kullanımı hem iklim değişikliklerine neden olmakta hem de miktarları her geçen gün azalmaktadır. Bu nedenle, güneş, rüzgâr, hidrotermal ve jeotermal gibi temiz ve yenilenebilir enerji kaynaklarının depolanması ve enerji talebi arttığında kullanılması önem arz etmektedir. Piller ve süperkapasitörler gibi elektrokimyasal enerji depolama sistemleri (ESS), yüksek enerji ve güç yoğunlukları gibi avantajlarından dolayı potansiyel enerji depolama cihazı olarak, akıllı elektronik aletlerden elektrikli araçlara kadar geniş bir uygulama alanına sahiptirler. Bu teknolojilerin güçlendirilmesi için, yüksek enerji ve güç yoğunluklu enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesine yönelik artan çalışmalar devam etmektedir. Bu talepleri karşılamak için, yüksek elektrokimyasal performansa sahip, ucuz, çevreye zarar vermeyen ve endüstriyel düzeyde ölçeklenmesi kolay malzemelerin geliştirilmesi, sürdürülebilir enerji depolama cihazlarının/malzemelerinin ön şartıdır.
Biyokömürler, sınırlı oksijen atmosferinde ve belirli termal yanma altında tarımsal ve kentsel katı atıklar gibi organik hammaddelerden üretilen karbon açısından zengin malzemelerdir. Biyokömürler; yüksek karbon içeriği, yüksek katyon değişim kapasitesi, geniş yüzey alanı ve stabil yapısı nedeniyle çok farklı uygulama alanlarına sahiptirler. Biyokömürlerle ilgili çalışmaların büyük bir bölümü kirletici maddelerin giderilmesine ek olarak, toprak ve su ıslahı ile ilişkilidir. Bununla birlikte, mükemmel elektriksel iletkenliği nedeniyle biyokömürler, süperkapasitör bazlı enerji depolamaya ve kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrotlara veya sensörlere uygulanan hassas, sağlam, verimli ve ucuz cihazların imalatında da uygulanmaktadır. Bu nedenle önerilen proje kapsamında, Türkiye'de bol miktarda tarımsal atık olarak açığa çıkan fındık ve ceviz kabuğu ile odun talaşı biyokütlesinden farklı kimyasal ve fiziksel aktivasyon koşullarında biyokömür ve metal (Fe ve Mn)-biyokömür kompozit malzemelerinin üretimi ve karakterizasyonu gerçekleştirilecektir. Aktif metal olarak, nispeten ucuz, geniş çalışma potansiyel aralığı ve yüksek teorik kapasitesi gibi avantajlarından dolayı mangan (Mn) ve demir (Fe) metalleri kullanılacaktır. Fe ve Mn içeren biyokömür örneklerinin performanslarına bağlı olarak, metal-biyokömür örneklerine N, S ve O gibi heteroatomların ilavesi de yapılabilecektir. Ayrıca, projenin sonunda üretilen biyokömürlerin ekonomik ve ekserji analizi yapılarak, uygulanabilirliği değerlendirilecektir.
Metal-biyokömür kompozit malzemeleri elektrokimyasal performansları, sensör olarak H2O2'in dedeksiyonunda katalizör olarak kullanılacaktır. Ayrıca, metal- biyokömür kompozitleri ve/veya heteroatomlarla modifiye edilmiş kompozit malzemelerin süperkapasitörlerde elektrot olarak kullanımı amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, yüksek depolama kapasitesine ve endüstriyel uygulanabilirliğe sahip kompozit malzemelerin optimizasyonu gerçekleştirilecektir.
Ayrıca önerilen proje kapsamında enerji verimli binaların tasarımında kullanılacak bina bileşenlerinin oluşturulmasında biyokömür gözeneklerine faz değişken malzemelerin (FDM) (parafinik ve yağ asitleri gibi) hapsedilmesiyle elde edilen FDM kompozitlerinin kullanılması planlanmaktadır. Böylece, biyokömürün yüksek enerji depolama kabiliyeti, yüksek gözenekli ve sağlam yapısından yararlanarak mukavemeti yüksek bina bileşenlerinin tasarlanması ve şekil olarak kararlı kompozitlerin geliştirilmesi amaçlanmaktadır.
Proje, Mühendislik Fakültesinin üç bölümünün (Kimya, Makine ve Metalürji ve Malzeme Mühendisliği bölümleri) ve İktisadi İdari Bilimler Fakültesi'nin Maliye bölümünün ortak çalışması ile gerçekleştirilecektir. Projenin gerçekleşmesiyle, Mühendislik Fakültesi, katalizör ve enerji uygulamalarda malzeme üretimi, karakterizasyonu ve uygulama alanlarında uzmanlık kazanacaktır. Proje çıktılarından üretilecek yayınların yaygın etkiye sahip olacağı ve Üniversitemizin tanıtımına katkı sağlayacağı düşünülmektedir.