KOBALT & NİKEL HİDROKSİT SUPERKAPASİTORLERİN GELİŞTİRİLMESİ
Hazırlayan: Salih Veziro€lu, fiaban Patat
Erciyes Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü, 38039 Melikgazi-Kayseri/TÜRK‹YE
Proje Özeti:
Mobil teknolojinin eşi görülmemiş bir şekilde büyümesinden dolayı yüksek
performanslı enerji kaynaklarına ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Bu ihtiyacı
karşılayacak enerji depolama sistemlerinin başında da süperkapasitörler, bataryalar
ve yakıt hücreleri gelmektedir. Süperkapasitörler çevre dostu, güvenli ve uzun döngü
performansına sahiptirler. Bataryalardan çok daha yüksek güç yoğunluğuna sahiptirler
ve bataryaların aksine hızlı şarj/deşarj olabilirler. Bilinen standart kapasitörler,
mikrofarad veya nanofarad mertebesinde kapasite (yük depolama kabiliyeti) sağlarken,
süperkapasitörlerin kapasiteleri farad mertebesine çıkabilmektedir. Büyük batarya
enerji sistemlerinde, aküler (nikel-metal-hidrit vs.) veya yakıt hücresi sistemlerinde
birlikte kullanıldıklarında, süperkapasitörler enerji kesilmesi veya kısa devre
durumunda hızlı ve kısa süreli enerji desteği sağlamaktadır. Süperkapasitörlerin bu
eşsiz enerji depolama performansına sahip olması yüzünden hibrit elektrikli araç ve
benzeri sistemler için geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar hızla devam etmektedir.
Günümüzde yaygın olan kullanımda olan RuO2 kapasitörleri, redoks tipi kapasitörlere
örnek olup kapasite değeri 760 Farad/gram civarındadır. Fakat bu bileşiğin üretim
maliyetinin çok yüksek olması süperkapasitörlerin ticarileşmesini zorlaştırmaktadır.
Bu nedenle, son yıllarda RuO2’nin yerini alabilecek ucuz ve yüksek kapasite değerlerine
sahip malzemeler araştırılmaya başlanmıştır. Bu araştırmalar başında çeşitli metal
oksit (Co, Ni, Mn vs.) ve metal hidroksit bileşikleri gelmektedir. Güncel bilimsel
araştırmalarda da görüldüğü gibi metal hidroksit bileşikleri metal oksit bileşiklerinden
daha yüksek kapasite değerlerine sahiptir. Burada metal hidroksitlerin tabakalı
yapıda olmasının çok büyük etkisi vardır. Co(OH)2 bileşiği RuO2 bileşiğinin yerine
kullanılabilecek çok iyi bir alternatiftir. Çünkü Co(OH)2 ‘nin tabakalar arası mesafesi
diğer metal hidroksit bileşiklerine göre daha yüksektir ve bu redoks tepkimesi sırasında
iyonların tabakalara daha hızlı girip/çıkabilmesine imkân vermektedir. Fakat Co(OH)2
bileşiğinin normal kimyasal yöntemlerle sentezi ile süperkapasitör hücrelerinde tek
başına kullanılması yeterli değildir. Co(OH)2 bileşiği normal kimyasal sentezler ile
sentezlendiğinde kapasite değeri 200-340 Fg-1 olurken elektrobiriktirme yöntemi
ile sentezlendiğinde bu değer 500-700 Fg-1 çıkabilmektedir. Güncel olarak Co(OH)2
kapasitesini artırmak için sentez yöntemlerinin değiştirilmesi yanında metal oksit ya
da yüzey alanı yüksek olan maddeler (karbon, kil) ile kompozit oluşturma yöntemleri
kullanılmaktadır...