Yüksek performanslı süperkapasitörler giderek artan enerji tüketimini
besleyebilmek için ortaya çıkan araştırma alanlarından biri olarak dünyada yerini almıştır.
Metal oksitlerin elektrot yapılarında kullanılmasıyla süperkapasitörler avantajlı birer ürün
haline gelmiş ve düşük maliyetli malzemeler olarak elektrokimyaya ışık tutmuştur.
Bu çalışmada hidrotermal yöntem kullanılarak düşük maliyetli, yüksek depolama
kapasitesine sahip elektrotlar için nikel köpük üzerine (Ni) doğrudan kobalt oksit (Co3O4),
spinel oksit (FeCo2O4) ve kobalt vanadat (Co3V2O8) sentezi ile nanokompozit malzeme
elde edilmesi (FeCo2O4/Co3O4/Co3V2O8/Ni = FeCoVN) hedeflenmiştir. Nanotel,
nanoçubuk, nanopul, nanolevha gibi yapıların beraber bulunduğu hetero-yapılar ve
hiyerarşik nanoküre gibi bir dizi yapı elde edilmiştir. Hazırlanan numunelerin taramalı
elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ve X ışın kırınımı
difraktometresi (XRD) analizleriyle morfolojisi yorumlanmış ve karakterize edilmiştir.
Sıcaklık, reaksiyon süresi ve çözeltideki FeCl3.6H2O (Demir (III) klorür hekzahidrat =
FeCl3 = Demir klorür) miktarı (g) parametreleri ile numunelerin değişen elektrokimyasal
performansları arasındaki ilişki döngüsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj
ölçümleri (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ile yorumlanmıştır.
Tüm bu analizler yorumlanırken özellikle 120oC’de 3 ayrı FeCl3 içeren numune derişimi ve
3 ayrı reaksiyon süresi (4, 5 ve 6 saat) dikkate alınmıştır. Bu numuneler arasında 120oC’de
5 saat reaksiyon süresine sahip ve 160 mL’ lik çözeltide 0,72 g FeCl3 içeren numunenin
(yani 072-5h’nin) CV grafiğine (5 mV/s tarama hızı ve -0,3 ile +0,6 voltaj aralığı için)
bakıldığında en büyük integral alana sahip olduğu tespit edilmiştir. Aynı zamanda bu
numunenin en büyük özgül kapasitans değerine (3,5 F/cm2
) sahip olduğu görülmüştür. 072-
5h nanokompozit malzemenin GCD analiz sonuçları (1 A/cm2
akım yoğunluğunda)
değerlendirildiğinde de eğrilerindeki simetriyi ve doğrusallığı en iyi koruyan ve şarj-deşarj süresi en
uzun olan numune olduğu söylenebilmektedir. Bu da sentezlenen diğer numuneler ile
kıyaslandığında 072-5h nanokompozit malzemenin süperkapasitörler için umut verici olduğunu
göstermektedir
High performance supercapacitors have taken their place in the world as one of the
research areas emerging in order to feed increasing energy consumption. By using metal
oxides in electrode structures, supercapacitors have become advantageous products and
have shed light on electrochemistry as low-cost materials.
In this study, it was aimed to obtain nanocomposite materials (FeCo2O4
Co3O4/Co3V2O8/Ni = FeCoVN) by using hydrothermal method for low cost, high storage
capacity electrodes and synthesis of direct transition metal oxide (FeCo2O4) and cobalt
vanadate (Co3V2O8) on nickel foam (Ni). A number of structures such as hetero-structures
and hierarchical nanosphere with nanowire, nanorod, nanoflake, nanoplate structures were
obtained. The morphology of the prepared samples was interpreted and characterized by
scanning electron microscopy (SEM), energy distribution spectroscopy (EDS) and X-ray
diffraction diffractometer (XRD) analysis. The relationship between temperature, reaction
time and FeCl3 amount (g) parameters and changing electrochemical performances of the
samples were interpreted by cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge
measurements (GCD) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). While
interpreting all these analyzes, sample concentration containing three different FeCl3 and
three different reaction times (4,5 and 6 hours) were taken into account, especially at
120oC. Among these samples, the sample has a reaction time of 5 hours at 120oC and
contains 0.72 g FeCl3 in 160 mL solution (ie the sample named 072-5h) to CV velocity (5
mV/s scanning speed and -0.3 to +0.6 voltage range) has been determined to have the
largest area. It has also been found that this sample has the largest capacitance value (3,5
F/cm2
). When the GCD analysis results (for 1 A/cm2
current density) of 072-5h
nanocomposite material are evaluated, it can be said that it is the sample that preserves
symmetry and linearity best and has the longest charge-discharge time. This shows that the
072-5h nanocomposite material is promising for supercapacitors compared to other
synthesized samples
