Search

Gelişen teknoloji, sanayi, nüfusun artması gibi etkenler enerjiye olan ihtiyacı arttırmıştır. Tükenmek üzere olan, ekolojiye zarar veren, dışa bağımlılığı arttıran ve ekonomik olmayan petrol, doğalgaz, kömür gibi fosil yakıtların yerini yenilenebilir enerji kaynakları almaya başlamıştır. Bu enerji kaynaklarının ihtiyaç halinde kullanılması için depolanması gereklidir. Bu çalışmada depolama için pompaj depolamalı hidroelektrik santralleri sistemi seçilmiş ve bu konuda araştırma yapılmıştır. Isparta ilinin Eğirdir Gölü çevresinde tasarlanan santralin üst rezervuar hacmi 4 senaryo ile hesaplanmış ve bu hesaplamalara göre senaryolar kıyaslanmıştır. 1.430 m kotunda 6.000.000 m3, 4.000.000 m3, 2.000.000 m3 ve 1.000.000 m3 hacminde 4 rezervuar senaryosu hesaplanmıştır. Toplam savak uzunluğu 1.150 m, üst rezervuar kotu 1.430 m, toplam kuyruk suyu tüneli uzunluğu 650 m, 910 m kotunda santral binası, 7 m çapında cebri boru ve 4 adet türbin ile tasarım yapılmıştır. PDHES sisteminin hidrolik ve ekonomik hesapları çalışması sonucunda 1. senaryo için yıllık net kazanç 132.623.513 $, santral kurulu gücü 1.327 MW; 2. senaryo için yıllık net kazanç 89.631.741 $, santral kurulu gücü 897 MW; 3. senaryo için yıllık net kazanç 45.180.783 $, santral kurulu gücü 452 MW; 4. senaryo için yıllık net kazanç 22.633.708 $ ve santral kurulu gücü 226 MW olarak bulunmuştur. Factors such as developing technology, industry, and increasing population have increased the need for energy. Renewable energy sources have begun to replace fossil fuels such as oil, natural gas, and coal, which are about to run out, harm ecology, increase foreign dependency, and are uneconomical. These energy sources must be stored in order to be used in case of need. In this study, pumped storage hydropower plant system was selected for storage, and research was carried out on this subject. The upper reservoir volume of the power plant designed around Eğirdir Lake in Isparta province was calculated with 4 scenarios and the scenarios were compared according to these calculations. At 1.430 m elevation, 4 reservoir scenarios with a volume of 6.000.000 m3, 4.000.000 m3, 2.000.000 m3, and 1.000.000 m3 were calculated. The total weir length is 1.150 m, the upper reservoir elevation is 1.430 m, the total tailwater tunnel length is 650 m, the powerhouse at 910 m elevation, a penstock with a diameter of 7 m and 4 turbines. As a result of the hydraulic and economic calculations of the PHS system, the annual net income for the 1st scenario is $ 132.623.513, the installed power of the plant is 1.327 MW; For scenario 2, annual net income is $89.631.741, with installed power of 897 MW; For scenario 3, annual net income is $45.180.783, with installed power of 452 MW; For the 4th scenario, the annual net income was $22.633.708 and the installed power of the plant was 226 MW.

Ülkemizde petrol, kömür ve doğalgaz gibi fosil yakıtların rezervlerinin sınırlı olması, çevresel ve sosyal kısıtlamalar nedeniyle yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim artmıştır. Endüstriyel ve teknolojik gelişmelere de bağlı olarak modern hayatın sürdürülebilir olması ve üretimde devamlılığın sağlanması için enerji sürekliliği oldukça önemlidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımında enerji üretiminde karşılaşılan kesintilerin en aza indirgenmesi ve bu sistemlerin yaygınlaşması için depolama teknolojileri oldukça önemli rol oynamaktadır. Enerji talebinin, ihtiyaç duyulduğu anda yeteri kadar arz edilmesi gerekmektedir. Enerji miktarında gün içerisinde meydana gelebilecek talep farklılıklarına hızlı ve güvenilir olarak yanıt verilmesi enerji depolama sistemleri ile mümkün olmaktadır. Enerji depolama teknolojisi; elektrik güç sistemlerini iyileştirme, yenilenebilir enerji üretimine katkı sağlama ve petrol türevi yakıtlara alternatif sunabilmesinden dolayı büyük potansiyele sahip bir teknolojidir. Bu çalışmada; kimyasal, elektriksel, elektrokimyasal, mekanik ve ısıl enerji depolama sistemleri ele alınarak yapıları ve çalışma prensipleri hakkında bilgi verilmiştir., Due to the limited reserves of fossil fuels such as oil, coal and natural gas in our country and environmental and social constraints, the tendency towards renewable energy sources has increased. Depending on industrial and technological developments, energy continuity is very important in order to maintain modern life and ensure continuity in production. Storage technologies play a very important role in minimizing the interruptions encountered in energy production in the use of renewable energy sources and in the widespread use of these systems. Energy demand must be sufficiently supplied when it is needed. Fast and reliable response to demand differences that may occur during the day in the amount of energy is possible with energy storage systems. Energy storage technology has great potential to improve electric power systems, contribute to renewable energy production and provide an alternative to petroleum-derived fuels. In this study; chemical, electrical, electrochemical, electrochemical, mechanical and thermal energy storage systems were discussed and information was given about their structures and working principles.

Designing high-efficiency, low-cost hybrid nanostructures with suitable morphology and excellent conductivity is promising for electrodes used in electrochemical storage devices. This study includes the results obtained from electrochemical studies and the production of a three-dimensional (3D) hybrid structure consisting of graphitic carbon nitride (g-C3N4) and reduced graphene oxide hydrogel (rGOH) structures for supercapacitor (SC) applications. As it is known, increasing the amount of specific capacitance in the supercapacitor is directly proportional to the contact surface between the electrode and the electrolyte used in the structure. Therefore, since the rGOH structure has a high surface area and thermal stability, and g-C3N4 increases the electrochemical activity in supercapacitors, the specific capacitance value of the electrode obtained by combining the existing structures was measured. By producing this electrode to be used as a supercapacitor, a high specific capacitance value was obtained. As a result of electrochemical studies, a high capacitance value of 157.4 F/g was obtained at 5 mVs-1 scanning speed of the g-C3N4@rGOH hybrid structure. It also demonstrated an unmatched cyclic stability performance of 112% at 1000 cycles., Uygun morfolojiye ve mükemmel iletkenliğe sahip yüksek verimli, düşük maliyetli hibrit nanoyapılar tasarlamak, elektrokimyasal depolama cihazlarında kullanılan elektrotlar için umut vericidir. Bu çalışma, süperkapasitör (SK) uygulamaları için grafitik karbon nitrür (g-C3N4) ve indirgenmiş grafen oksit hidrojel (rGOH) yapılarından oluşan üç boyutlu (3B) hibrit yapının üretimi ve elektrokimyasal çalışmalardan elde edilen sonuçları içermektedir. Bilindiği üzere, süperkapasitörde spesifik kapasitans miktarının artırılması yapıda kullanılan elektrot-elektrolit arasındaki temas yüzeyi ile doğru orantılıdır. Bu yüzden, rGOH yapısının yüksek yüzey alanı ve termal stabiliteye sahip olması, g-C3N4‘ün de süperkapasitörlerde elektrokimyasal aktiviteyi arttırmasından dolayı, mevcut yapılar bir araya getirilerek elde edilen elektrotun spesifik kapasitans değeri ölçülmüştür. Süperkapasitör olarak kullanılacak bu elektrotun üretilmesiyle, yüksek spesifik kapasitans değeri elde edilmiştir. Elektrokimyasal çalışmalar sonucunda, g-C3N4@rGOH hibrit yapısının 5 mVs-1 tarama hızında 157.4 F/g yüksek kapasitans değeri elde edilmiştir. Ayrıca 1000 döngüde %112’lik benzersiz bir döngüsel stabilite performansı sergilemiştir.

In smart grids, storage systems are needed to increase the number of renewable energy sources connected to distribution systems and to ensure the continuity of energy. By supporting the system elements, energy storage can provide many services such as energy time shifting, interruption control, ensuring continuity in transmission and power quality improvements. In smart grid applications, difficulties are encountered in energy storage due to various problems such as charge/discharge, safety, size and cost. For this reason, energy storage systems should be developed for energy capacity, control and protection that can increase storage performance. Since there are interruptions and waves in renewable energy sources such as wind and solar, batteries are used for storage. In order to expand the use of clean energy and to ensure energy continuity, mechanical storage methods in large powerful systems have been emphasized. Storage studies have been carried out to increase efficiency, provide flexibility in electrical systems, reduce costs and improve storage time, and reduce power fluctuations. In this study, pumped hydroelectric storage plants, which is one of the storage methods, were examined. Advantages and disadvantages of pumped storage hydroelectric system are mentioned and hybrid pumped hydro storage is explained. Its economic contribution is also briefly mentioned. This storage method of PHES has also been found to be hybrid systems that can be connected to variable speed turbines, groundwater, seawater and renewable energies to increase efficiency, reduce costs and save space. Among these systems, it has been observed that the system in which solar and wind are used as a hybrid is also advantageous in providing high profitability in the energy market. Thanks to its integration with the sun and wind, carbon emissions are reduced., Akıllı şebekelerde, dağıtım sistemlerine bağlı yenilenebilir enerji kaynaklarının sayısını artırmak ve enerjinin sürekliliğini sağlamak için depolama sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Enerji depolama, sistem elemanlarını destekleyerek, enerji zaman kaydırması, kesinti kontrolü, iletimde sürekliliğin sağlanması ve güç kalitesi iyileştirmeleri gibi birçok hizmeti verebilmektedir. Akıllı şebeke uygulamalarında şarj/deşarj, güvenlik, boyut ve maliyet gibi çeşitli sorunlardan dolayı enerji depolamada zorluklarla karşılaşılmaktadır. Bu nedenle depolama performansını artırabilecek enerji kapasitesi, kontrolü ve korunması için enerji depolama sistemleri geliştirilmelidir. Rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir enerji kaynaklarında kesintiler ve dalgalar olduğu için depolama için piller kullanılmaktadır. Temiz enerji kullanımını yaygınlaştırmak ve enerji sürekliliğini sağlamak için büyük güçlü sistemlerde mekanik depolama yöntemleri üzerinde durulmuştur. Verimliliği artırmak, elektrik sistemlerinde esneklik sağlamak, maliyetleri düşürmek ve depolama süresini iyileştirmek, güç dalgalanmalarını azaltmak için depolama çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmada depolama yöntemlerinden biri olan pompajlı hidroelektrik depolama tesisleri incelenmiştir. Pompalı depolamalı hidroelektrik sisteminin avantaj ve dezavantajlarına değinilmiş ve hibrit pompalı hidro depolama anlatılmıştır. Ekonomik katkısına da kısaca değinilmiştir. PHES'in bu depolama yönteminin, verimliliği artırmak, maliyetleri düşürmek ve yerden tasarruf etmek için değişken hızlı türbinlere, yeraltı suyuna, deniz suyuna ve yenilenebilir enerjilere bağlanabilen hibrit sistemler olduğu da tespit edilmiştir. Bu sistemler arasında güneş ve rüzgarın hibrit olarak kullanıldığı sistemin enerji piyasasında yüksek karlılık sağlamada da avantajlı olduğu gözlemlenmiştir. Güneş ve rüzgar ile entegrasyonu sayesinde karbon salınımı azalır.

Grafen oksit@polianilin/Fluor katkılı kalay oksit (GO@PANI/FTO) kompozit elektrotlar, elektrokimyasal depolama yöntemi ile üretildi. GO, Hummers metodu ile grafit tozlarından sentezlenmiştir. Elektrotların yüzey analizleri taramalı elektron mikroskopu (FESEM) ile incelenmiştir. Elektrotlarda bulunan fonksiyonel grupların varlığı Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ile araştırılmıştır. Elektrotların Mott-Schottky (MS) analizleri yapılarak elektrotların enerji band yapıları tespit edilmiştir. Elektrotların yasak enerji aralıkları, ultraviyole-görünür spektroskopi (UV-VIS) ölçümleri ve Tauc yaklaşım metodu kullanılarak hesaplandı. Elektrotların elektrokimyasal ve enerji depolama özellikleri; dönüşümlü voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve galvanostatik şarj-deşarj (GCD) teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Bu tezde, PANI/FTO elektrotlarının elektrokimyasal ve enerji depolama özelliklerini GO katkılama konsantrasyonunun nasıl değiştirdiği anlaşılması amaçlanmıştır. PANI/FTO, GO1@PANI/FTO, GO2@PANI/FTO ve GO3@PANI/FTO elektrotlar için enerji bant aralıkları sırasıyla 2,53, 2,51, 2,50 ve 2,49 eV olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, saf PANI/FTO elektrotunun 0,3 A g-1'lik akım yoğunluğunda spesifik kapasitansı 158,0 F g-1, spesifik enerjisi 18,2 W h kg-1 ve spesifik gücü 118,8 W kg-1'dır. GO'nun katkılama konsantrasyonuna bağlı olarak, 2,0 A g-1'deki spesifik enerjiler saf PANI/FTO, GO1@PANI/FTO, GO2@PANI/FTO ve GO3@PANI/FTO için sırasıyla 11,4, 13,6, 16,9 ve 23,1 Wh kg-1ve karşılık gelen spesifik güç değerleri ise 773,6, 980,0, 832,9 ve 857,8 W kg-1'dır. GO yüklemesi arttıkça PANI/FTO elektrotunun yük transfer direnci azalmaktadır. PANI/FTO, GO1@PANI/FTO, GO2@PANI/FTO ve GO3@PANI/FTO için 5000 şarj-deşarj döngüsünden sonra elde edilen kapasitans tutma değerleri sırasıyla %62, %63, %77 ve %84'tür. Graphene oxide@polyaniline/fluorine doped tin oxide (GO@PANI/FTO) composite electrodes were produced by the electrochemical deposition method. GO was synthesized from graphite powders by the Hummers method. The surface analyses of the electrodes were examined by a scanning electron microscope. The presence of functional groups in the electrodes was investigated by Fourier transform infrared spectroscopy. The energy band structures of the electrodes were determined by performing Mott-Schottky analyses of the electrodes. The energy band gaps of the electrodes were calculated by using ultraviolet-visible spectroscopy measurements and Tauc approximation method. Electrochemical and energy storage properties of electrodes were investigated using cyclic voltammetry, electrochemical impedance spectroscopy and galvanostatic charge-discharge techniques. The purpose of this thesis is to comprehend how the loading concentration of GO affects the electrochemical and energy storage characteristics of the PANI/FTO electrode. The energy band gaps for the PANI/FTO, GO1@PANI/FTO, GO2@PANI/FTO and GO3@PANI/FTO electrodes were calculated as 2,53, 2,51, 2,50 and 2,49 eV, respectively. The specific capacitance of the pure PANI/FTO electrode is 158 F g-1, the specific energy is 18,2 W h kg-1, and the specific power is 118,8 W kg-1 at a current density of 0,3 A g-1. Depending on the GO doping content, the specific energies at 2,0 A g-1 for pure PANI/FTO and GO@PANI/FTO range between 11,4 and 23,1 Wh kg-1, while the corresponding specific power values are between 773,6 and 857,8 W kg-1. Capacitance retention values obtained after 5000 charge-discharge cycles are 62%, 63%, 77% and 84% for the pure PANI/FTO, GO1@PANI/FTO, GO2@PANI/FTO andGO3@PANI/FTO, respectively. Türkiye Yükseköğretim Kurulu - 100/2000

Son zamanlarda gelişmiş üstün esneklikleri, yüksek kapasitans ve iletkenlikleri nedeniyle gelişmiş elektrot malzemeleri,süperkapasitörlerin gelişimleri için enerji depolama uygulamalarında büyük önem taşımaktadır. Oda sıcaklığında basit bir çözüm yaklaşımı kullanılarak yeni bir polipirol PPy: β Borofen nanokompozit elektroaktif malzemenin hazırlanması gösterilmiştir. Borofen, PPy: β Borofen elektrot üretiminde kullanılmak üzere kolay ve düşük maliyetli bir sonikasyon yöntemi ile β faz kristal yapıya sahip iki boyutlu bir nanomalzeme olarak hazırlanmıştır. Elektrokimyasal ölçümler, PPy: β Borofen elektrotun spesifik kapasitansının, 1000 döngüden sonra %95 kapasitans tutma ile 423 Fg-1 olduğunu ortaya koymuştur.PPy: β Borofen nanokompozit elektroaktif malzeme, yüksek özgül kapasitesi ve kararlılığı nedeniyle yüksek performanslı süperkapasitörler için umut verici bir nanomalzemedir., Recently, advanced electrode materials, due to their superior flexibility, high capacitance and conductivity properties, have attracted great attention in energy storage applications for the development of supercapacitors. The preparation of a novel polypyrrole PPy: β Borophene nanocomposite electroactive material using a simple solution approach at room temperature has been demonstrated. Borophene as a two dimensional nanomaterial with β phase crystalline structure has been prepared via a facile and low-cost sonication method to be used in PPy: β Borophene electrode production. The electrochemical measurements have revealed that the specific capacitance of PPy: β Borophene electrode is 423 Fg-1 with 95 % capacitance retention after 1000 cycles. PPy: β Borophene nanocomposite electroactive material is a promising nanomaterial for high performance supercapacitors due to the high specific capacity and stability

Endüstriyel uygulamalarda ve günlük hayatta kullanılan enerji depolama birimlerinin analiz edilerek geliştirilebilmesi için modellenerek benzetim çalışmalarının yapılması gerekmektedir. Modellemenin maliyet avantajından dolayı kW seviyelerinden MW seviyelerine kadar güç depolayabilen sistemlere uyarlanabilmesi önem arz etmektedir. Bu çalışmada; günümüz teknolojik çalışma alanlarında sıklıkla tercih edilen batarya tabanlı enerji depolama sistemleri (BEDS) için geliştirilen elektriksel eşdeğer devre (EED) modelleri araştırılmıştır. “Li-Ion bataryalarda kullanılan bazı EED modelleri” karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. In order to analyze and develop energy storage units used in industrial applications and daily life, Simulation studies should be done by modeling. Due to the cost advantage of modeling, it is important that it can be adapted to systems that can store power from kW to MW levels. In this study, the types of electrical equivalent circuits (EEC) models developed for battery-based energy storage systems (BESS), which are frequently preferred in today's technological work areas, have been investigated. "Some EEC models used in Li-Ion batteries" have been analyzed comparatively.

Dünya genelinde enerji konusu sıcak gündem maddesi olarak yerini sürekli olarak korumaktadır ve ülkelerin gelişmişlik düzeyi uyguladıkları milli enerji politikaları ile ilişkilendirilmektedir. Bu denli öneme sahip enerji alanında kullanılan teknolojilerinin değerlendirilmesi ülke kazanımları açısından büyük öneme sahiptir. Bu tez çalışması kapsamında Ege Üniversitesi Makina Mühendisliği Bölümü binasının üçüncü katında bulunan 15,48 m2’lik bir odanın iklimlendirilmesi, şebeke bağlantılı, 2,55 kWp FV (fotovoltaik) destekli, 9,6 kWh kapasiteye sahip 4 adet batarya kullanımı ile enerji depolama olanağına sahip bir klima (2,52 kW soğutma, 2,84 kW ısıtma) sisteminin tasarımı ve kurulumu ile gerçekleştirilmiştir. Sistemin devreye alınmasının ardından ise ileri termodinamik ve ekonomik analizler yazılım paket programlarına dayalı modelleme-benzetim çalışmaları ile dinamik olarak yapılmıştır. Bu sıarada TRNSYS, PVSOL ve Pack Calculation Pro programları kullanılmıştır. Ayrıca, nümerik çalışmalar ile kurulan modeller gerçek zamanlı deneysel çalışmalar ile test edilmiştir. İleri termodinamik ve ekonomik analizler yıllık enerji, yaşam boyu maliyet, yıllık geleneksel ekserji, geleneksel eksergo-ekonomi, yıllık ileri ekserji ve ileri eksergo-ekonomi yöntemlerini kapsamaktadır. Bu denli karmaşık bir yapının dinamik olarak modellenmesi-benzetimi ve yukarıda verilen analizlerle bütünleştirilmesinin daha önce yapılmadığı detaylı literatür çalışmaları ile belirlenmiştir. Bu sebeple, tez çalışması metodolojik bir özgünlüğe sahiptir. Ayrıca sistemin ileri termodinamik ve ekonomik performansı birçok parametrik çalışma ile incelenmiştir. Bu sırada farklı iklim bölgeleri (İzmir ve Berlin), çalışma koşulları (sürekli ve ofis saatleri içerisinde) ve sistem bileşenleri içerisinde yer alan klimada farklı soğutucu akışkan kullanımı (R410A, R134a ve R22) ele alınmıştır. Geleneksel ekserji analizleri ile elde edilen sonuçlar ilk önceliğin solar FV panel grubuna verilmesi gerektiği ortaya koymuştur. Bu bileşeni sırasıyla klima, batarya grubu ve evirici/düzenleyici takip etmiştir. Bu bileşenlere ait yıllık ortalama ekserji verimleri sırasıyla % 11,9, % 14,8, % 79,6 ve % 93,0 hesaplanmıştır. İleri ekserji analizleri sonuçları temel alındığında ise öncelik sırası klima, evirici/düzenleyici, batarya grubu ve solar FV panel grubu olarak belirlenmiştir. Bu bileşenlere ait ekserji yıkım akımları içerisindeki önlenebilir paylar sırasıyla % 53,8, % 41,1, % 28,5 ve % 8,9 olarak elde edilmiştir. Yaşam boyu maliyet analizi sonucunda sisteme ait net bugünkü değer -5.766,1€ bulunmuştur. Sistemin şu anki koşullar altında ekonomik olarak elverişsiz olduğu değerlendirilmiş olup sistemin ekonomik olarak elverişli hale gelebilmesi için iyileştirme önerileri sunulmuştur. Eksergo-ekonomik ve ileri eksergo-ekonomik faktörlere ait en düşük yıllık ortalama değerler ise sırasıyla 0,58 ve 0,64 olmak üzere klima bileşenine ait bulunmuştur. Bunun sonucunda, değiştirme işlemi sırasında yatırım önceliğinin bu bileşene verilmesi gerektiği görülmüştür., The subject of energy is constantly being maintained as a hot topic in a worldwide and the level of development of countries is related to national energy policies. Evaluation of the technologies used in the field of energy has a great importance in terms of country gains. Within the scope of this thesis study, a grid connected photovoltaic (PV)-2.55 kWp powered air conditioner-2.52 kW in cooling and 2.84 kW in heating with a back up system including four batteries-9.60 kWh was designed and set up for a single room-15.48 m2 located on the third floor of Mechnical Engineering Department, Ege University. Following the commissioning of the system, advanced thermodynamic and economic analyses were performed dynamically with modeling-simulation studies. In these studies, the software package programs such as Transient System Simulation Program (TRNSYS), PVSOL and Pack Calculation Pro were utilized. The developed numeric models were also tested by real-time experiments. Advanced thermodynamic and economic analyses consisted of annual energy, life cycle cost, annual conventional exergy, conventional exergo-economic, annual advanced exergy, advanced exergo-economic methods. Since the dynamic modeling and simulation of such a complex structure and its integration with the above-given analyses were not carried out based on the detailed literature survey, the thesis study has a methodological originality. Meanwhile, various parametric studies were undertaken to evaluate the advanced thermodynamic and economic performances of the system. These considered different climatic zones (Izmir and Berlin), operating conditions (non stop and during office hours) and the use of various refrigerants (R410A, R134a and R22) of the air conditioner included in the system components. Conventional exergy analysis revealed that the priority should be given to the first solar PV panel group. This was followed in order by the air conditioner, the battery group and the inverter/regulator. The annual average exergy efficiency values of these components were calculated to be 11.9%, 14.8%, 79.6% and 93.0%, respectively. However, based on the main results of advanced exergy analysis, the order of the priority was determined to be the air conditioner, the inverter/regulator, the battery group and the solar PV panel group. The avoidable parts of exergy destruction rates for these components were obtained to be 53.8%, 41.1%, 28.5% and 8.9%, respectively. As a result of the lifecycle cost analysis, the net present value of the system was estimated to be -5,766.1€. The system was evaluated economically unfavorable under the current conditions, but suggestions for possible improvements were given to get the system economically favorable. The lowest annual average values of exergo-economic and advanced exergo-economic factors were also computed in the air conditioning component with 0.58 and 0.64, respectively. This concluded that the initial investment priority should be given to this component during the replacement process.

There is an increasing demand for the development of high performance, clean and sustainable energy systems and energy storage due to the rapid depletion of fossil fuels, and their environmental issues. One of the important candidates among energy storage system is the supercapacitors due to their high power density, efficiency and cycle life. This dissertation aims to investigate the galvanostatic synthesis of polypyrrole (PPy) composites with nano-structured VOx, PbOx, Ag-Ag2O, MnOx, CoOx, NiOx, and FeOx on their own metal (M)-intercalated graphite surfaces. PPy and metal oxides were simultaneously synthesized by using galvanostatic method in acetonitrile solution containing pyrrole, MBF4 salts, tetrabutylammonium tetrafluoroborate (TBABF4), HBF4, H2O, and sodium carboxymethyl cellulose (CMC). The effects of additives and graphite intercalation on the capacitive behaviors of PPy/MOx/CMC composites (4.0 mg/cm2, 0.0244 cm2) were studied in 100 mM H2SO4 solution by using cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. XRD, TEM, XPS, SEM-EDX, and BET techniques were used for the composite characterization. It was determined that nano-sized (3-100 nm) metal oxides homogeneously dispersed in PPy, and the coating surface areas increased, compared to homopolymer. The capacitive properties of the composite coatings were examined by means of the galvanostatic charge-discharge test. The highest specific capacitance value was recorded for PPy/PbOx/CMC coating, whereas the lowest was for PPy/FeOx/CMC coating. For applications, the capacitive behaviors of composites (10.0 mg cm-2, 0.2 cm2) were examined in split test cell with two electrodes (symmetric and asymmetric) containing polyvinyl alcohol-H2SO4 gel electrolyte. PPy composites with PbOx, VOx and MnOx were also tested with higher electrode area (1.0 cm2 and 6.25 cm2). The highest specific capacitance (165 F g-1), energy density (22.9 Wh kg-1), and power density (0.36 kW kg-1) at 2.0 A g-1 were determined for asymmetric supercapacitor based on PPy/PbOx/CMC composite (10.0 mg cm-2, 1.0 cm2) on Pb-intercalated graphite sheet. The asymmetric cell in a potential range of 1.0 V maintained 91% of its capacity after 1000 cycles. Lastly, a three asymmetric cell stack with the nano-sized PbOx dispersed PPy composite electrode yielded 3.0 V potential. The findings in the study, demonstrate the viability of asymmetric supercapacitor, are promising for the possible future applications. Bu tez çalışması ve ilgili yayınlar TÜBİTAK ARDEB 1001 – Bilimsel Ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı “KBAG 117Z340” numaralı “Enerji Depolanması için Elektrokimyasal Olarak Elde Edilen İletken Polimer-Metal Oksit Kompozit Elektrot Malzemeleri Kullanılarak Süperkapasitör Hazırlanması” isimli projeyle desteklenmiştir. İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜRLER v İÇİNDEKİLER vi ŞEKİLLER DİZİNİ ix ÇİZELGELER DİZİNİ xiii SİMGELER VE KISALTMALAR xv 1. GİRİŞ 1 2. GENEL BİLGİLER 3 2.1. SÜPERKAPASİTÖRLER 3 2.1.1. Elektrolitler 6 2.1.1.1. Sulu Elektrolitler; 7 2.1.1.2. Organik Elektrolitler; 7 2.1.1.3. İyonik Sıvılar; 7 2.1.2. Elektrotlar 8 2.1.2.1. Metal Oksitler 8 2.1.2.2. İletken Polimerler 8 Polipirol 11 2.1.2.3. İletken Polimerlerin Kompozitleri 13 Metal Oksitler ile Kompozitler 13 Karboksimetil Selüloz ile Kompozitler 14 Triton X-100 ile Kompozitler 15 2.1.3. Süperkapasitör Üretimi 15 2.1.4. Süperkapasitörlerle İlgili Çalışmalar 16 3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 21 3.1. Kimyasallar 21 3.2. Elektrokimyasal Biriktirme ve Testler 22 3.3. Kaplamaların karakterizasyonu 24 3.4. İki Elektrotlu Konfigurasyonlar 24 3.5. KULLANILAN YÖNTEMLER 26 3.5.1. Raman Spektroskopisi 26 3.5.2. X Işınları Kırınımı (XRD) 26 3.5.3. X Işınları Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) 27 3.5.4. Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) 28 3.5.5. BET (Brunauer Emmett–Teller) Yüzey Alanı Ölçümü 28 3.5.6. Taramalı elektron mikroskobu SEM, EDX ve EDX Haritalama 28 3.5.7. Dönüşümlü Voltametri (CV) 29 3.5.8. Kronopotansiyometri 30 3.5.9. Galvanostatik Şarj-Deşarj 30 3.5.10. Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) 31 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA 34 4.1. Polipirol/metal (V, Pb, Ag, Mn, Co, Ni, Fe) oksit kompozitlerinin Asetonitril Ortamında Grafit Yüzeyine Elektrokimyasal Sentezi 34 4.1.1. PPy/VOx Kompozitinin sentezi 35 4.1.1.1. PPy/VOx Kompozitinin Potansiyodinamik yöntemle Sentezi 35 4.1.1.1. PPy/VOx Kompozitinin Galvanostatik Sentezi 38 4.1.1.1. PPy/VOx Kompozit Sentezine Katkıların Etkisi 40 4.1.1.2. Grafit Elektrodun Vanadyum ile İnterkalasyonu 43 4.1.1.3. V-int. KG Yüzeyine PPy/VOx/CMC Kompozitinin Galvanostatik Sentezi ………………………………………………………………………….45 4.1.1.4. PPy/VOx/CMC Sentezine Katkıların ve İnterkalasyonun Etkisinin Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi ile İncelenmesi 48 4.1.2. Diğer PPy/Metal Oksit Kompozitlerinin Galvanostatik Sentezi 49 4.2. Elektrotların Karakterizasyonu 51 4.2.1. Metal-interkale elektrodun karakterizasyonu 51 4.2.2. PPy/Metal Oksit Kaplı Elektrotların Karakterizasyonu 53 4.2.2.1. XRD 53 4.2.2.2. XPS 55 4.2.2.3. TEM 56 4.2.2.4. BET 58 4.2.2.5. SEM-EDX 58 4.3. Kompozitlerin Galvanostatik Şarj Deşarj Testleri 60 4.3.1. Üç Elektrotlu Sistem 60 4.3.2. İki Elektrotlu Sistem 68 4.4. Büyük Ölçekte Hazırlanan Bazı Kompozitlerin İki Elektrotlu Simetrik ve Asimetrik Hücre Davranışlarının İncelenmesi 81 4.4.1. Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi 82 4.4.2. Dönüşümlü Voltamogram 86 4.4.3. Galvanostatik Şarj-Deşarj Testi 89 4.5. Elektrokimyasal Üç Hücreli Asimetrik Yığın (Stack) Testi 94 5. YORUM 98 6. KAYNAKLAR 101 7. EKLER 117 EK 1 117 EK 1.1. KOMPOZİTLERİN SENTEZİ 117 EK 1.2. ELEKTROTLARIN KARAKTERİZASYONU 132 EK 2 – TEZDEN TÜRETİLMİŞ YAYINLAR 150 EK 3 – TEZDEN TÜRETİLMİŞ BİLDİRİLER 151 EK 4 – TEZ ÇALIŞMASI ORJİNALLİK RAPORU 152 ÖZGEÇMİŞ 153 Fosil yakıtların tükenmesi ve çevresel sorunlar, yüksek performanslı, temiz ve sürdürülebilir enerji sistemlerinin geliştirilmesini ve enerji depolanmasını önemli hale getirmiştir. Enerji depolama sistemleri arasında en önemli adaylardan biri olan süper kapasitörler yüksek güç yoğunluğuna, verime ve döngü ömrüne sahiptirler. Bu tez çalışması metal (M) interkale grafit yüzeylerine VOx, PbOx, Ag-Ag2O, MnOx, CoOx, NiOx ve FeOx içeren polipirol (PPy) kompozitlerinin galvanostatik sentezini araştırmayı amaçlamaktadır. PPy ve metal oksitler, pirol, MBF4 tuzları, tetrabütilamonyum tetrafloroborat (TBABF4), HBF4, H2O ve sodyumkarboksimetil selüloz (CMC) içeren asetonitril çözeltilerinde eş zamanlı sentezlenmesiyle kompozit kaplı elektrotlar hazırlandı. Katkıların ve grafit interkalasyonunun PPy/MOx/CMC kompozitin (4.0 mg/cm2, 0.0244 cm2) kapasitif davranışı üzerine etkisi sulu H2SO4 çözeltisi (100 mM) içinde, dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleri kullanılarak araştırıldı. Kompozit kaplamaları karakterize etmek için XRD, TEM, XPS, SEM-EDX, BET ve RAMAN teknikleri kulanıldı. PPy içinde homojen olarak dağılmış metal oksitlerin nano-boyutta (3-100 nm) olduğu ve homopolimerinkine göre kaplama yüzey alanının arttığı belirlendi. Kompozit kaplamaların kapasitif özellikleri galvanostatik şarj-deşarj testleri ile incelendi. En yüksek kapasitans değerini PPy/PbOx/CMC kaplama, en düşük değeri de PPy/FeOx/CMC kaplama sağladı. Uygulamaya dönük çalışmalar için kompozitin (10.0 mg cm-2, 0.2 cm2) kapasitif davranışları iki elektrotlu split test hücresinin simetrik ve asimetrik konfigürasyonları kullanılarak polivinilalkol-H2SO4 jel elektrolitinde incelendi. PbOx, VOx ve MnOx içeren PPy kompozitleri daha büyük alanlı elektrotlar (1.0 cm2 ve 6.25 cm2) ile kurulan test hücrelerinde de denendi ve Pb-interkale grafit kağıt yüzeyindeki PPy/PbOx/CMC kompozitinden (10.0 mg cm-2, 1.0 cm2) hazırlanmış asimetrik süperkapasitörde 2.0 A g-1’da spesifik kapasitansı 165 F g-1, enerji yoğunluğu 22.9 Wh kg-1 ve güç yoğunluğu 0.36 kW kg-1 olarak bulundu. Bu elektrodun 1.0 V potansiyel aralığında 1000 döngü sonunda kapasitesinin % 91 ini koruduğu belirlendi. Son olarak, nano-boyutlu PbOx içeren kompozit elektrodu ile hazırlanmış üç hücreli asimetrik yığının %70 kulombik verim ile 3.0 V potansiyel sergilediği gözlendi. Bu sonuçlar asimetrik konfigurasyonlu süperkapasitörün uygulanabilirliğini göstermekte ve gelecekteki olası uygulamalar için umut vadetmektedir.

Katı hal lityum pilleri, güvenlik sorunlarına yol açan yanıcı sıvı elektrolit içeren ticari lityum-iyon pillerine bir çözüm olarak değerlendirilmektedir. Katı elektrolitler yanıcı olma, zehirli gaz üretme veya sızıntı gibi dezavantajlar içermedikleri için bu güvenlik sorunları ile başa çıkabilirler. Ayrıca, katı elektrolitler yüksek çalışma voltajı sağlayarak, pilin yüksek güce ulaşmasına yardımcı olurlar. Bu tez çalışmasında, tüm katı elektrolitler içinde en umut verici olan garnet-benzeri (LLZO) katı elektrolitler çalışılmıştır. Bu çalışma, lityum iyon iletkenliğini artırmak için LLZO kristalindeki iki farklı atom konumu ve sadece lityum konumları için ikili yer değiştirme stratejisi gibi farklı yaklaşımlar sunmaktadır. Sentezlenen garnet-benzeri katı elektrolitlerin kristal, elektronik, morfolojik ve elektriksel özelliklerini karakterize etmek için X-ışını difraksiyonu (XRD), X-ışını ince yapı soğurma spektroskopisi (XAFS), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) kullanılmıştır. Bu tezde çalışılan tüm numuneler arasında en yüksek iyonik iletkenlik değerini (4.39x10-6 S.cm- 1 ) Li6.64Ga0.19In0.01La3Zr2O12 katı elektroliti göstermiştir., Solid-state lithium batteries are considered to be a solution against safety problems of conventional lithium-ion batteries which include flammable liquid electrolytes leading to safety problems. Since solid electrolytes are not flammable, do not release toxic gases or cannot leak, they can cope with all the safety issues. Beside, solid electrolytes can supply a high operating voltage that generates a high capacity. In this thesis, garnet-type (LLZO) solid electrolytes which are the most promising one among all solid electrolytes have been studied. In order to enhance the lithium ion conductivity dual substitution for two different sites or only for lithium sites in the LLZO crystal have been investigated. Crystal, electronic, morphological and electrical properties of the synthesized garnet-type solid electrolytes have been characterized by X-ray diffraction (XRD), X-ray absorption fine structure (XAFS), scanning electron microscope (SEM), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Studies have demonstrated that Li6.64Ga0.19In0.01La3Zr2O12 solid electrolyte has the highest ionic conductivity (4.39x10-6 S.cm- 1) among the prepared solid electrolytes.

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. Bu çalışmanın odak noktası farklı karbon malzemelerinin, elektrokimyasal çevrim testleri sırasında silisyum anotların mekanik bütünlüğü ve elektrokimyasal kararlılığı üzerindeki rolünü incelemektir. Çünkü lityum iyon hücrenin elektrokimyasal performansı kuvvetli bir şekilde, silisyumun lityum ile reaksiyonları sırasındaki mekanik bütünlüğüne bağlıdır. Silisyumda meydana gelen büyük hacim değişimleri (∼%300), aktif malzeme ile akım toplayıcı arasındaki elektriksel bağlantının kopmasına, elektrotun pulverizasyonuna ve bunun sonucunda da hızlı bir şekilde kapasite düşmesine sebep olmaktadır. Bu amaçla, yüksek kapasite ve geniş kararlılığa sahip elektrotlar elde edebilmek için tez çalışmaları kapsamında, silisyum, karbon karası, küresel amorf karbon, indirgenmiş grafen oksit ve karbon nanofiberin çeşitli kombinasyonları ile çok bileşenli anot malzemeleri tasarlanmıştır. İlk olarak, karbon karasının mekanik takviyesi ile elektrotun iletkenliği geliştirilmiştir. Daha sonra, silisyum nanopartikülleri, SEI oluşumunu ve hacim değişikliklerini kontrol edebilmek için yolk-shell yapısına sahip küresel amorf karbon içerisine hapsedilmiştir. Elektrokimyasal ve mekanik performanslarda hala bazı problemler gözlemlediği için, yukarıda belirtilen zorluklara karşı daha iyi koruma sağlayabilmek adına, elektrotta indirgenmiş grafen oksit kullanılmıştır. Üretilen elektrotların elektrokimyasal ve mekanik davranışındaki gelişmeyi daha iyi anlayabilmek için, ilk defa bu çalışmada indirgenmiş grafen oksit esaslı elektrotlar üzerinde gerçek zamanlı stres ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca, silisyum üzerine yolk-shell yapısı ve indirgenmiş grafen oksitin turbostatik paket kombinasyonu ile kaplama yapılmasıyla elektrotta çifte koruma sağlanmıştır. Üretilen bu kompozit yapı üzerinde silisyumun tamamen genleşmiş halindeki gerilim oluşumları ANSYS tasarım modelleyicide sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Literatürdeki ilk çalışma olan bu hesaplama, indirgenmiş grafen oksit tabakaları arasındaki karbon kabuğunun elektrottaki deformasyonun ve gerilim oluşumunun azalmasına katkısını göstermiştir. Son olarak, iletkenliği ileri derecede arttırmak ve mekanik bütünlüğü daha iyi kontrol edebilmek için sisteme kuvvetli bir şekilde karbon nanofiberler eklenmiştir. Bu araştırmada elde edilen deneysel ve hesaplamalı analizler sonucunda, Si/K/iGO/KNF elektrotu, 500 çevrim sonunda 2370 mAh/g kapasite sergilemiştir. Ayrıca geri dönüşümlü reaksiyonlar sırasında silisyumun lityum ile etkileşimi sonucu ortaya çıkan genleşmelere karşı da oldukça iyi bir yapısal kararlılık göstermiştir. Tez çalışmalarında kullanılan yöntemin oldukça kolay olması sebebiyle üretimin ölçeklendirebilme imkanının yüksek olduğu söylenebilir. Bu sebeple bu çok bileşenli hibrit nanokompozit, elektrokimyasal enerji depolama sistemleri için yeni bir elektrot olma yolunda büyük bir adaydır. The focus of this study is to investigate the role of different carbon materials on the mechanical integrity and electrochemical stability of silicon anodes during cycling tests. Because, the electrochemical performance of lithium ion cell strongly depends on the mechanical integrity of silicon during the lithium insertion process. Huge volume change of silicon (∼300%) causes undesirable mechanical pulverization of electrodes that results in electrical disconnection between the active materials and the current collector, and eventual fast capacity fading. To this aim, multi-component anode materials are designed with various combinations of silicon, carbon black, spherical amorphous carbon, reduced graphene oxide, and carbon nanofibers for high capacity and long stability electrodes. Firstly, the conductivity of electrode was improved with mechanical addition of carbon black. Then the silicon nanoparticles were trapped in spherical amorphous carbon with yolk-shell structure to control SEI formation and volume changes. Due to still observing some problems in electrochemical and mechanical performances, reduced graphene oxide was used in electrode to better protection against the aforementioned challenges. In order to better understand of improvement in electrochemical and mechanical behavior of electrodes, real-time stress measurements were studied for the first time on reduced graphene oxide based electrodes in this study. Furthermore, double protection was achieved with the combination of yolk-shell structure and reduced graphene oxide turbostatic packing on silicon. In addition, the stress generations in this electrode were calculated after fully expanded silicon using finite element method in ANSYS design modeler. This computational first report presented the contribution of the carbon shell between reduced graphene oxide layer to the deformation and stress generation in electrode. Finally, carbon nanofibers were strongly added to the system to highly improve the conductivity and better control the mechanical integrity. According to the experimental and computational findings obtained in this research, Si/C/rGO/CNFs electrode has exhibited the highest reversible capacity of about 2370 mAh/g after 500 cycles and the fairly good integral stability against lithium insertion-induced expansion of a silicon. Due to easy scaling-up possibility of the method, this multi-component hybrid nanocomposite is a great candidate for becoming a new electrode for electrochemical energy storage systems

Son yıllarda hızla gelişen teknoloji ile birlikte artan enerji talebi enerji depolama aygıtlarına olan ihtiyacı arttırmıştır. Süperkapasitörler hızlı şarj-deşarj özellikleri ile pillerden daha çok tercih edilen enerji depolama aygıtlarıdır. Bu nedenle günümüzde süperkapasitör uygulamaları için yüksek kapasiteli, düşük maliyetli, toksik özellik barındırmayan elektrot malzemelerinin geliştirilmesi önemli bir araştırma alanı haline gelmiştir. Özellikle farklı sentez yöntemleriyle hazırlanan nanoyapılı geçiş metal oksit ve hidroksitlerinin ve iletken polimerlerin yüksek kapasitansa, hızlı şarj-deşarja ve yüksek çevrim ömrüne sahip, umut verici malzemeler olduğu görülmüştür. Bu çalışmada yüksek kapasitif, ucuz maliyetli, toksik özellik barındırmayan ikili geçiş metalleri nikel-kobalt çift hidroksit tabakalı (Ni-Co LDH) yapılar ve alüminyum metal katkılı Ni-Co-Al LDH yapılar üre (CO(NH2)2) ve amonyum florür (NH4F) varlığında elektrot aktif malzemeler olarak hidrotermal sentez yöntemi ile tek aşamada, substrat üzerinde herhangi bir bağlayıcı polimer malzeme kullanmadan sentezlenmişir. Polipirol (PPy) film kaplamalar ardışık çevrimsel voltametri (CV) yöntemi ile asidik ortamda pirolün elektropolimerizasyonu ile yapılmıştır. Her iki sentez yönteminde de substrat olarak grafit ve modifiye edilmiş grafit elektrotlar kullanılmıştır. Grafit modifikasyonları grafit substrat üzerine çinko ve bakır metallerinin elektrodepozisyonu ile gerçekleştirilmiştir. Bu modifikasyonlar ile akım toplayıcı elektrot malzemesi olarak da kullanılan grafit substratın yüzey alanını genişletecek biçimde pürüzlü bir metal yüzeye sahip olması ve düşük ohmik direnç göstermesi hedeflenmiştir. Malzemelerin yüzeyleri FTIR (Fourier kızıl ötesi dönüşüm) spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile karakterize edilmiştir. Elementel haritalama ve nicel elementel analiz elektron geri saçılma difraksiyonu (EBSD) tekniği ile yapılmıştır. Kapasitif performansların değerlendirilmesi çevrimsel voltametri (CV), galvanostatik şarj-deşarj (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektrumları (EIS) ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. Elektrotların performansı 3-elektrotlu hücre düzeneği, oluşturulan asimetrik süperkapasitörler (ASC) enerji depolama performansı ise 2-elektrotlu hücre düzeneği kullanılarak ölçülmüştür. Yüksek döngü sayıları ile ASC şarj-deşarj ömrünün belirlenmesinde coincell düzenekler faydalanılmıştır. Yük depolama mekanizmaları ile süperkapasitörün fiziksel yapısını ve elektrokimyasal karakteristiklerini doğrudan simüle etmek, hem dinamik hem de uzun zaman davranışlarını belirlemek için eşdeğer devre modellemelerinden yararlanılmıştır. Eşdeğer devrelerin hazırlanması ve deneysel empesans eğrileri ile fitlerinin yapılmasında elektrotlar ve ASC'ler için LEVM version 8.12 (CNLS, complex nonlinear-least-squares) programı, ASC coincell cihazlar için Gamry Echem Analyst programı kullanılmıştır. Elde edilen bulgular sonucunda grafit yüzey üzerine yapılan çinko ve bakır depozisyonlarının hem elektrot yüzeyde makro pürüzlülük sağladığı hem de ohmik direnci azalttığı görülmüştür. Grafit substrat üzerine sırasıyla Zn ve Cu elektrodepozisyonu ile yapılan modifikasyonlar hidrotermal sentez sırasında Al3+ difüzyonunu etkileyerek, morfolojik yapının tüm yüzeye iyi adapte olmuş ultraince kıvrımlı ve gözenekli yapıda olmasını sağlamıştır. Nikel sülfat (NS) ve kobalt sülfat (CS) çözeltisi içinde hazırlanan alüminyum katkılı elektrot örneği (G/Zn/Cu/NSCS+Al) için 3-elektrotlu düzenekte 5 mA cm−2 de 2.17 F cm−2 alan kapasitans değerine ulaşılmıştır. Grafit ve modifiye grafitler üzerinde PPy psödokapasitör olarak hazırlanan elektrotlar için elektrokimyasal performansları incelenmiş ve en yüksek kapasitans değeri 5 mA cm−2'de 1.62 F cm−2 ile G/Zn/Cu/PPy için bulunmuştur. G/Zn/Cu substrat üzerinde PPy elektrot malzemesinin kolay elektrolit iyon transportu ve daha fazla elektroaktif bölge sağlayabilen tabakalı morfolojide sentezlendiği görülmüştür. Grafitin negatif elektrot olarak kullanıldığı asimetrik süperkapasitörlerde (ASC) enerji (E) ve güç (P) hesaplamaları yapılmıştır. G/Zn/Cu/NSCS+Al//G için 1 mA cm−2'de 64.26 mW s cm−2 enerji yoğunluğu ve 8 mA cm−2'de 3.95 mW cm−2 güç yoğunluğu bulunmuştur. 3 mA cm−2'de 3000 şarj-deşarj sonunda kapasitansın azalmadığı, artmaya devam ettiği görülmüştür. G/Zn/Cu/PPy//G için 0.5 mA cm−2'de 84.72 mW s cm−2 enerji yoğunluğu ve 5 mA cm−2'de 1.46 mW cm−2 güç yoğunluğu bulunmuştur. 3 mA cm−2'de 1000 şarj-deşarj sonunda kapasitansta bir azalma olmadığı görülmüştür. G/Zn/Cu/NSCS+Al//G ve G/Zn/Cu/PPy//G ASC'ler coincell tipi cihazlar tasarlanarak uzun süreli şarj-deşarj döngüsüne tabi tutulmuştur. G/Zn/Cu/NSCS+Al//G ASC coincell cihaz için 1.8 mA cm−2 ye kadar yükseltilen akım yoğunluklarında 13500 şarj-deşarj sonunda bile kapasitansın korunmaya devam ettiği görülmüştür. G/Zn/Cu/PPy//G ASC coincell cihazda ise 2000 şarj-deşarj sonunda kalan kapasitans oranı %90.3 olarak bulunmuştur. Bulunan kapasitans değerleri ortalama bir değerde olsa da süperkapasitör uygulamalarında uzun şarj-deşarj ömrü önemli bir performans kriteriteridir. Yapılan modifikasyonlar sonucu mekaniksel dayanımı yüksek kararlı yapıda olduğu anlaşılan G/Zn/Cu/NSCS+Al//G ASC'de şarj-deşarj ömrü oldukça yüksek bulunmuştur. G/Zn/Cu/NSCS+Al elektrot örneğinin morfolojisi üzerinde alüminyum difüzyonun etkili olduğu anlaşılmaktadır. İleride yapılacak olan çalışmalarda da bu tür yapılar üzerinde difüzyon etkileri farklı metallerle, farklı koşullar altında denenerek araştırılabilir. G/Zn/Cu/NSCS+Al pozitif elektrot ve G/Zn/Cu/PPy'ün negatif elektrot olarak kullanımı ile ASC'ün çalışma potansiyel aralığının artması sağlanabilir. PPy'ün negatif elektrot olarak performansında artış sağlaması için ilave modifikasyonlar denenebilir. Bu malzemelerin yüksek güç uygulamaları için tüm gereksinmelerini yerine getirecek şekilde hızlı şarj-deşarj performaslarında çalışmaları olanaklı hale getirilebilir. In recent years, increasing energy demand due to rapidly evolving technology has increased the need for portable energy storage devices. Supercapacitors are more preferred energy storage devices than batteries due to their fast charge-discharge properties. Novodays, the development of high-capacity, low-cost, non-toxic electrode materials for supercapacitor applications becomes important research area. It has been shown that nano-structured transition metal oxide and hydroxides and conductive polymers synthesized with different methods are promising materials having high capacitance, fast charge-discharge and long cycle life.In this study, the high capacitive, cost-effective, non-toxic bimetallic nickel-cobalt layered hydroxide (Ni-Co LDH) and trimetallic nickel-cobalt -aluminum layered hydroxide (Ni-Co-Al LDH) structures have been synthesized using the hydrothermal synthesis method in the presence of urea (CO(NH2)2) and ammonium fluoride (NH4F). Polypyrrole (PPy) film coatings have been deposited electrochemically in acidic environment by successive cyclic voltammetry (CV) method. Graphite and modified graphite electrodes were used as substrate materials in both synthesis methods. Graphite modifications were made by electrodeposition of zinc and copper metals onto the graphite substrate surface. The aims of these modifications are to expand the surface area of the graphite substrate which is also used as a current collector electrode material, to have a rough metal surface and low ohmic resistance. Cobalt and nickel hydroxides, nickel-cobalt LDH and aluminum doped nickel-cobalt LDH electroactive materials were coated as thin film on G, G/Zn and G/Zn/Cu electrodes in one stage process via low coast and easy hydrothermal synthesis method without using any binding polymer material.The surfaces of the materials are characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscope (SEM) analyses. Elemental mapping and quantitative analysis were performed by electron back scattering diffraction (EBSD) technique. The evaluation of capacitive performances was performed by cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge/discharge (GCD) and electrochemical impedance spectra (EIS) measurements. The performance of the electrodes was measured using a 3-electrode cell assembly, while the energy storage performance of the devices was determined using a 2-electrode cell assembly. The equivalent circuit models have been utilized to determine both dynamic and long time behaviors, to simulate the physical structure and electrochemical characteristics of the supercapacitor with its charge storage mechanisms. In order to modelling and fitting to the empirical curves is used The LEVM version 8.12 (CNLS, complex nonlinear-least-squares) program for the electrodes and asymmetric supercapacitor (ASC) and the Gamry Echem Analyst program for asymmetric supercapacitor (ASC) coincell devices.The zinc and copper deposits made on the graphite surface created a macro roughness on the surface and decreased IR drop. Modifications made on the graphite substrate with Zn and Cu electrodeposition affected the Al3+ diffusion during the hydrothermal synthesis and resulted in the porous structure of ultrathin tortuous morphological structure well adapted to the entire surface. The areal capacitance of the the aluminum doped electrode sample (G/Zn/Cu/NSCS+Al) prepared in the solution of nickel sulphate (NS) and cobalt sulphate (CS) is 2.17 F cm−2 at 5 mA cm−2 in 3-electrode cell assembly.Electrochemical performances of PPy coated graphite and modified graphite were examined as pseudocapacitor electrodes. The highest capacitance value was found to be 1.62 F cm−2 at 5 mA cm−2 for G/Zn/Cu/PPy electrodes. The PPy electrode material film is synthesized in layered and porous morphology on the G/Zn/Cu substrate, this morfology can provide easy electrolyte ion transport and more electroactive zone. Layered and porous morphology of PPy formed on the G/Zn/Cu substrate can provide easy electrolyte ion transport and more electroactive zone.Energy (E) and power (P) efficiency of asymmetric supercapacitors designed using modified substrates as positive electrode and graphite as negative electrode were measured in aqueous KOH electrolyte. G/Zn/Cu/NSCS + Al//G ASC exhibits an areal energy intensity of 64.26 mW s cm−2 at 1 mA cm−2 and, the areal power intensity is 3.95 mW cm−2 at 8 mA cm−2. The capacitance continued to increase at the end of the 3000 the charging-discharge cycles at 3 mA cm−2. The areal energy and power intensity of G/Zn/Cu/PPy//G are 84.72 mW s cm−2 and 1.46 mW cm−2 at 5 mA cm−2, respectively. There was no reduction in capacity at the end of the 1000 the charging-discharge cycles at 3 mA cm−2.G/Zn/Cu/NSCS+Al//G and G/Zn/Cu/Ppy//G ACSs were subjected to a long-term charge-discharge cycle by designing coincell-type devices. The capacitance of G/Zn/Cu/NSCS + Al//G coincell device is protected even after 13500 charge- discharge at the current densities up to 1.8 mA cm−2. The G/Zn/Cu/PPy//G ASC coincell device exhibits 90.3% capacitance retention at the end of the 2000 charge-discharge cycles. Although the capacitance values are not too high, the long charge-discharge life is an important performance criterion in supercapacitor applications. As a result of grafit modification and aluminum doping, the mechanical strength of the G/Zn/Cu/NSCS+Al//G ASC was found to be high in stable structure and the charge-discharge life was quite high.It is understood that aluminum diffusion is effective on the morphology of G/Zn/Cu/NSCS+Al electrode sample. In future studies, diffusion effects on such structures can be investigated with different metals and different conditions. With the use of G/Zn/Cu/NSCS+Al as positive electrode and G/Zn/Cu/PPy as a negative electrode, ASC's working potential range can be increased. Additional modifications can be attempted to increase the performance of the PPy as a negative electrode. These materials can be made possible to perform fast charge-discharge performance in a way that fulfills all requirements for high power applications. 122

06.03.2018 tarihli ve 30352 sayılı Resmi Gazetede yayımlanan “Yükseköğretim Kanunu İle Bazı Kanun Ve Kanun Hükmünde Kararnamelerde Değişiklik Yapılması Hakkında Kanun” ile 18.06.2018 tarihli “Lisansüstü Tezlerin Elektronik Ortamda Toplanması, Düzenlenmesi ve Erişime Açılmasına İlişkin Yönerge” gereğince tam metin erişime açılmıştır. İnsanlık tarihi boyunca enerji en öncül ihtiyaçlardan birisi olmuştur. Son yüzyılda enerji elde ettiğimiz yöntemler gezegenimizi hızlıca kirletmekte ve geri dönüştürülememektedir. Bu sebeple insanlık yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelmiş ve bununla birlikte depolama sistemleri önemli bir hal almıştır. Bunun yanı sıra taşınabilir cihazların her geçen gün hızla artması ve elektrikli araçların hayatımızda yer etmesi enerji depolama sistemlerini daha önemli hale getirmiştir. Günümüzde taşınabilir cihazlarda ve elektrikli araçlarda Li esaslı batarya sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda pratik uygulamalar için sodyum araştırmaları da son hızıyla devam etmektedir. Sodyumun lityuma elektrokimyasal olarak benzerliği ve bazı avantajları onu gelecek için son derece önemli bir pil malzemesi haline getirmektedir. Yaygın olarak kullandığımız alkali iyon bataryalar sıvı elektrolit içermektedir. Sıvı elektrolitli bataryalar son zamanlarda oldukça güvenilir hale getirilmiş olsalar da, hala güvenlikle ilgili önemli sorunları bulunmaktadır. Özellikle elektrikli otomobiller ve yenilenebilir enerji kaynakları için kullanılan büyük ölçekli batarya sistemleri bu güvenlik sorunlarından oldukça muzdariptir. Katı elektrolitler, her ne kadar sıvı ekektrolitler kadar yüksek iyonik iletkenliklere ulaşamasalar da sıvı elektrolitlerin oluşturduğu güvenlik açıklarına ve bazı performans sorunlarına önemli bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadırlar. Aynı zamanda katı elektrolit kullanımı batarya paketlenmesini kolaylaştırarak güç yoğunluğunu arttırabilmektedir. Bu çalışmada oksit esaslı NZSP katı hal reaksiyon yöntemi ile üretilmiş ve beş farklı sıcaklıkta sinerlenmiştir. Üretilen numulerin karakterizasyonu XRD ile belirlenmiştir. Sinterlenen numunelerin elementel analizi ve mikroyapısı FE-SEM ile analiz edilmiştir. Yapılan EIS analizi sonucunda iyonik iletkenlikleri test edilmiş ve 1150°C' de sinterlenen numunenin iyonik iletkenliğinin 2,71x10-4 olduğu ortaya konmuştur. Aynı zamanda yapılan kronoamperometre testleri sonucunda elektrolitin Na ile reaksiyon vermediği ve kararlı olduğu ortaya konmuştur. Throughout the history of humanity, energy has been one of the foremost needs. The methods we have gained energy in the last century quickly pollute our planet and cannot be recycled. For this reason, humanity has turned to renewable energy sources and storage systems have become important. In addition, the fact that portable devices increase rapidly and electric vehicles take place in our lives have made energy storage systems more important. Today, Li-based battery systems are widely used in portable devices and electric vehicles. Meanwhile, researches on sodium based storage systems increasing rapidly. The electrochemically analogous and many advantages of sodium to lithium make it a very important battery materials for the future applications. Lithium ion batteries that we commonly use contain liquid electrolytes. Although liquid electrolyte batteries have been recently made quite reliable, they still have significant safety issues. Especially large-scale battery systems used for electric cars and renewable energy sources suffer from these security problems. Solid electrolytes do not reach as high ionic conductivity as the liquid additive. They appear as an important alternative to the security vulnerabilities and some performance problems caused by liquid electrolytes. At the same time, the use of solid electrolyte may increase the power density by facilitating battery packings. In this study, oxide-based NZSP was produced by solid-state reaction method and sintered at five different temperatures. Elemental analysis and microstructure of sintered samples were analyzed by FE-SEM. As a result of the EIS analysis, the ionic conductivity was tested and the ionic conductivity of the sample sintered at 1150 ° C was found to be 2.71x10-4 S cm-1. At the same time, it was found that the electrolyte did not react with Na and was stable.

YÖK Tez No: 535354 Fotovoltaik güneş panelleri kullanılarak elektrik enerjisi üretimi yapılan birçok uygulamada sistemi yönetmek, güvenliği ve sürdürülebilirliği sağlamak ve veri depolamak gibi kritik öneme sahip işlevler için katma değeri yüksek elektronik sistemler kullanılmaktadır. Kritik altsistemler olarak adlandırabileceğimiz bu yapı, genel sistemde meydana gelebilecek hata durumlarından mümkün olduğunca az etkilenen, elektriksel olarak yalıtılmış, kararlı ve sürekli çalışabilen bir besleme ünitesine ihtiyaç duymaktadır. Bu çalışma kapsamında güneş temelli fotovoltaik uygulamaların önemli ve pahalı altsistemleri için geniş giriş aralığında çalışabilen, izole edilmiş, güvenilir ve verimli DC-DC güneş temelli fotovoltaik bir besleme ünitesi tasarımı hedeflenmiştir. Bu ünite mikro denetleyici veya farklı amaçlar için pahalı kontrol ve depolama elemanları içeren kontrol sistemlerini 50W güç değerine kadar kararlı ve dengeli olarak besleyebilecek özelliktedir. Bu tasarım geniş çalışma alanı ve önemli altsistemlerin emniyetinden dolayı, yüksek verimli, izole flyback konvertör topolojisi ile birlikte tasarlanmıştır. Bununla birlikte tasarım güneş panellerinde oluşabilecek enerji kesintilerine ve arızalarına karşı kendi enerji depolama birimini ve çıkış geriliminin kararlılığını sağlaması için bir yükseltici konvertör de içermektedir. Bu amaç doğrultusunda, süper kondansatör ve elektrolit kondansatör depolama elemanları kullanılarak, hibrit kondansatör temelli, hiyerarşik düzende enerji akışına göre birbirini tetikleme mantığı ile çalışan sade ve kararlı bir depolama ünitesi tasarlanmıştır. Geniş giriş gerilimi aralığına uygun transformatör ve flyback konvertör tasarımı hazırlanıp, hibrit kondansatör depolama ünitesi ile uyumlu hale getirilmiştir. Depolanan enerjinin kararlı ve verimli bir şekilde ünite çıkışına aktarılması için ayrı bir gerilim düzenleyicisi tasarlanarak üniteye dahil edilmiştir. Bu kapsamda oluşturulan sistem, bütünüyle fotovoltaik güneş enerjisi temelli sistemlere özgü izole yapıda tasarlandığı için bu sistemlere yönelik kendi depolama birimini içeren kesintisiz güç kaynağı modeli olarak literatürde yerini alacaktır. Tasarlanan ünite geniş girdi alanı, düşük maliyet ve daha az karmaşık yapıda olması dolayısıyla literatürde mevcut olan çalışmalardan daha avantajlıdır. Çalışma kapsamında tasarlanan sistem, özellikle enerji depolama ünitesi, farklı çevresel şartlar ve amaçlara uygun olarak geliştirilebilir olması nedeniyle ileriki çalışmalara ışık tutacak niteliktedir. In many applications that produce electrical energy using photovoltaic solar panels, high-value electronic systems are used for critical functions such as managing the system, ensuring security, sustainability, and storing data. This structure, which can be defined as critical subsystems, requires a supply unit that is electrically isolated, stable and continuously operable also, that is low effected as possible as from the fault conditions that may occur in the general system. The aim of this study is to design an isolated, reliable and efficient DC-DC solar based photovoltaic supplier unit capable of operating in a wide range of inputs for the major and expensive subsystems of solar-based photovoltaic applications. This unit is capable of supplying control systems, including micro-controllers or expensive control and storage elements for different purposes, up to 50W instantaneous power level. This design has been designed in conjunction with a highly efficient, isolated flyback converter topology, due to the large work area and the safety of important subsystems. However, the design also includes a boost converter to ensure its energy storage unit and output voltage stability against power failures and faults in solar panels. For this purpose, using a super capacitor and electrolyte capacitor storage elements, a simple and stable storage unit has been designed according to the energy flow in the hierarchical order, which is based on the hybrid capacitor, with the logic of triggering each other. Transformer and flyback converter design according to wide input voltage range has been prepared and harmonized with hybrid capacitor storage unit. A separate voltage regulator is designed and included in the unit to transfer the stored energy to the unit output in a stable and efficient manner. Since the system created in this context is designed in an isolated structure unique to photovoltaic solar based systems, it will take its place in the literature as an uninterruptible power supply model containing its own storage unit for these systems. The designed unit is more advantageous than in the literature works because of its large input area, low cost and less complex structure. The system designed in the context of the study, especially the energy storage unit, can be developed in accordance with different environmental conditions and aims to shed light on future studies.

Poly(N-ethylaniline) (PNEA) and poly(aniline-co-N-ethylaniline) (co-PNEA) films have been synthesized on a pencil graphite electrode (PGE) by using cyclic voltammetry (CV) in an acetonitrile (ACN) solution of tetraethylammonium tetrafluoroborate (TEABF4). The electrochemical properties of the electrodeposited coatings have been characterized using CV method in monomer free solution. The surface morphologies of the films have been investigated by Scanning Electron Microscope (SEM). The electrochemical storage properties of polymer coated PGE (PGE/PNEA and PGE/co-PNEA) have been evaluated by CV, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), galvanostatic charge-discharge and repeating chronopotentiometry tests. The highest specific capacitance values of PGE/PNEA and PGE/co-PNEA have obtained as 1112.72 mF g-1 and 1830.00 mF g-1 at 0.01 mA by using galvanostatic charge-discharge, respectively. According to repeating chronopotentiometry tests, it is observed that charge-discharge stability of PGE/PNEA is longer than PGE/co-PNEA, Poli(N-etilanilin) (PNEA) ve poli(anilin-ko-N-etilanilin) filmleri 0.1 M tetraetilamonyumtetrafloroborat (TEABF4) içeren asetonitril (ACN) çözeltisi kullanılarak dönüşümlü voltametri (CV)yöntemiyle kalem grafit elektrot (PGE) yüzeyinde sentezlenmiştir. Elde edilen filmlerin elektrokimyasalkarakterizasyonu monomersiz çözeltiler içerisinde CV yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Filmlerin yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile görüntülenmiştir. Polimer filmikaplı PGE’ların (PGE/PNEA ve PGE/co-PNEA) elektrokimyasal enerji depolama özellikleri CV,elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), galvanostatik şarj-deşarj ve tekrarlanankronopotansiyometri yöntemleriyle araştırılmıştır. PGE/PNEA ve PGE/co-PNEA için en yüksekspesifik kapasitans değerleri galvanostatik şarj-deşarj yöntemi ile 0.01 mA akımda sırasıyla 1112.72 and1830.00 mF g-1PGE/PNEA’un PGE/co-PNEA’tan daha yüksek şarj-deşarj kararlılığına sahip olduğu gözlenmiştir.olarak elde edilmiştir. Tekrarlanan kronopotansiyometri yöntemine göre

Dünyada enerji üretimi ile ihtiyaç duyulan enerji miktarı arasındaki fark giderek artmaktadır. Öte yandan geleneksel enerji üretim yöntemleri çevre kirliliğini tetiklemekte ve fosil yakıt tabanlı bu yöntemlerin kaynakları gün geçtikçe azalmaktadır. Fosil kaynakların sınırlı olması, enerji üretim maliyetlerini ve dışa bağımlılığı artırmaktadır. Bu sebeple yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji depolama sistemlerinin(EDS) önemi giderek artmaktadır. Bu çalışmada, artan üretim maliyetlerinin ekonomiler üzerindeki etkilerinin azalması için son yıllarda ülkemizde sıklıkla kullanılan yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisi incelenmektedir. Güneş’ten elektrik enerjisi üretim aracı olan fotovoltaik(PV) panellerin uygulamalı test simülasyon sonuçları analiz edilerek, PV panellerde aydınlanmaya bağlı olarak ısınmanın, yüke aktarılan gücün üzerinde ne kadar etkin olduğu gösterilmektedir. The gap between energy production and the amount of energy which is needed in the world is increasing steadily. On the other hand, Traditional energy production methods are triggering environmental pollution and sources of these fossil fuel based methods are decreasing day by day. Limited fossil resources increase energy production costs and external dependency. For this reason, importance of renewable energy resources and energy storage systems(ESS) are growing steadly. In this study, Solar energy from renewable energy sources which are used in our country frequently in recent years is examined in order to decrease the effects of increasing production costs on the economies. While the results of applied test simulations of Photovoltaic (PV) panels which are used to product electricity from the sun have been analized, in PV panels, it shows that how effective it is to warm up depending on enlightenment on the power that transferred to the load.

Fosil kaynakların sınırlı olması enerji üretim maliyetlerini ve dışa bağımlılığı artırmaktadır. Diğer taraftan, geleneksel enerji üretim yöntemleri bugün çevre kirliliğinin önemli nedenlerinden biridir. Bu sebeple, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji depolama sistemlerinin (EDS) önemi giderek artmaktadır. Bu çalışmada, batarya teknolojileri içerisinde yer alan, Vanadyum Redox teknolojisinin ve Lityum tabanlı batarya teknolojisinin enerji depolama sistemleri içerisindeki kullanımı hakkında bilgi verilirken, Li-FePO4 tabanlı enerji depolama sistemleri üzerine yapılan test sonuçları değerlendirilmektedir Limited fossil resources increase the cost of energy production and external dependency. On the other hand, today, traditional energy production methods are one of the important causes of environmental pollution. Therefore, the importance of renewable energy sources and energy storage systems (ESS) are increasing. In this study, the results of testing on Li-FePO4 based energy storage systems are evaluated while informing about the usage of Vanadium Redox technology and Lithium based battery technology in energy storage systems

Dünyada enerji üretimi ile ihtiyaç duyulan enerji miktarı arasındaki fark giderek artmaktadır. Öte yandan, geleneksel enerji üretim yöntemleri çevre kirliliğini tetiklemekte ve fosil yakıt tabanlı bu yöntemlerin kaynakları gün geçtikçe azalmaktadır. Fosil kaynakların sınırlı olması, enerji üretim maliyetlerini ve dışa bağımlılığı artırmaktadır. Bu sebeple yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji depolama sistemlerinin (EDS) önemi giderek artmaktadır. Bu çalışmada, artan üretim maliyetlerinin ekonomiler üzerindeki etkilerinin azalması için son yıllarda ülkemizde sıklıkla kullanılan yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisi, rüzgar enerjisi ve yenilenebilir enerji kaynakları depolama sistemleri incelenmektedir. Güneş’ten elektrik enerjisi üretim aracı olan fotovoltaik (FV) panellerin uygulamalı test benzetim sonuçları analiz edilerek, FV panellerde aydınlanmaya bağlı olarak ısınmanın, yüke aktarılan gücün üzerinde ne kadar etkin olduğu gösterilmektedir. Rüzgar hızından yararlanılarak enerji üretimi yapılan rüzgar türbin santralleri (RTS) üzerine test ve analizler yapılmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen elektrik enerjisinin depolanmasında kullanılan enerji depolama sistemleri incelenerek, lityum demir fosfat tabanlı depolama sistemi üzerinde test ve analizler yapılmaktadır. Ayrıca, yük besleme maliyet analizi açısından EDS’nin dizel elektrik jeneratörlerine olan üstünlükleri incelenmektedir. The gap between energy production and the amount of energy which is needed in the world becomes increasing steadily. On the other hand, traditional energy production methods trigger environmental pollution and sources of fossil fuel based these methods decrease day by day. Limited fossil resources increase energy production costs and external dependency. For these reasons, importance of renewable energy resources and energy storage systems (ESS) continuously growing. In this thesis, solar energy and wind energy among renewable energy sources which are used in our country frequently in recent years and renewable energy resources storage systems are examined in order to decrease the effects of increasing production costs on the economies. While the results of applied test simulations of photovoltaic (PV) panels which are used to product electricity from the sun are analized, in PV panels, it shows that is how effective it is to warm up depending on enlightenment on the power that transferred to the load. Tests and analyzes are also carried out on wind turbine power units, where energy production is performed by taking advantage of the wind speed. Moreover, by examining the ESS used for the storage of electricity from renewable energy sources, testing and analysis are doneon the lithium iron phosphate based storage system. In addition to these, the advantages of ESS over diesel electricity generators are examined in terms of load feed cost analysis.

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Kayıt no: 433717, Bu tezde, Anadolu Üniversitesi İki Eylül Kampüsü'ne konumlandırılan bir ev için dış ortam parametreleri gözetilerek güneş enerjisi analizi gerçekleştirilmiştir. Bu analiz kapsamında, yatay yüzeyde saatlik küresel güneş ışınım değerleri, ölçülen günlük küresel güneş ışınım değerlerinden on bir farklı model kullanılarak tahmin edilmiştir. Ölçülen ve tahmin edilen saatlik küresel güneş ışınım değerleri karşılaştırılmıştır ve modellerin doğruluğu istatistiksel analiz yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, Gueymard tarafından modifiye edilen Collares - Pereira ve Rabl (CPRG) modelinin göz önünde bulundurulan tüm modeller arasında genel olarak en yüksek doğruluğa sahip olduğunu göstermektedir. Olmo et al. modeli kullanılarak, CPRG modeli ile yatay yüzey için tahmin edilen saatlik küresel güneş ışınım değerleri eğimli yüzey değerlerine dönüştürülmüştür. Ayrıca, fotovoltaik modüllerin hücre sıcaklığı, dış ortam koşullarını ve üreticiler tarafından tanımlanan panel teknik özelliklerini göz önünde bulunduran yedi farklı model ile tahmin edilmiştir. Böylece, tahmin edilen hücre sıcaklığı ve eğimli yüzeydeki küresel güneş ışınım değerleri esas alınarak, şebeke-bağlantılı ve şebekeden-bağımsız sistemlerin güç üretim değerleri MATLAB ortamında bir model ile tahmin edilmiştir ve bu değerler gerçek güç üretim değerleri ile karşılaştırılmıştır. Standart yaklaşım ile tahmin edilen hücre sıcaklığı değerlerinin en iyi güç üretim tahmin değerlerini verdiği görülmüştür.

Dünyada enerji üretimi ile ihtiyaç duyulan enerji miktarı arasındaki fark giderek artmaktadır. Öte yandan geleneksel enerji üretim yöntemleri çevre kirliliğini tetiklemekte ve fosil yakıt tabanlı bu yöntemlerin kaynakları gün geçtikçe azalmaktadır. Fosil kaynakların sınırlı olması enerji üretim maliyetlerini ve dışa bağımlılığı artırmaktadır. Bu sebeple yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji depolama sistemlerinin (EDS) önemi giderek artmaktadır. Bu çalışmada artan üretim maliyetlerinin ekonomiler üzerindeki etkilerinin daha iyi anlaşılabilmesi için Li-FePO4 tabanlı enerji depolama sistemleri ile dizel elektrik jeneratörlerinin yük beslemedeki maliyet analizi incelenmektedir. The difference between energy production and the amount of energy needed in the world is increasing steadily. On the other hand, traditional energy production methods trigger environmental pollution and the sources of these fossil fuel-based methods are diminishing day by day. The limited availability of fossil resources increases energy production costs and external dependency. As a result, renewable energy sources and energy storage systems(ESS) are becoming more important. In order to better understand the effects of increasing production costs on the economy in this study, based energy storage systems and the cost analysis of the diesel electric generators are analyzed.

In this study, three types of paraffin waxes suitable for textile applications, namely n-hexadecane, n-octadecane and n-nonadecane were encapsulated through complex coacervation of natural and biodegradable polymers, gum arabic-gelatin mixture, in order to investigate their heat storing or releasing capacities, their durability as well as their practicable thermal performances when integrated into woven fabrics by coating. FT-IR results of capsules have presented the proofs of successful complex coacervation of PCMs. Most of the coacervates withstood considerable centrifugal forces in the leakage test and compression in coating applications of fabrics without resulting in any oil leak. DSC curves taken at 10 degrees C min(-1) and calorimeter measurements at the heating rate of 0.5-1 degrees C min(-1) of coacervates illustrate substantial endothermic enthalpies in the intervals corresponding to the phase transition interval of the paraffin wax used in a particular core, and tend to increase whereas the dispersed PCM contents in emulsions are relatively higher. One of the coacervates of n-hexadecane performed the enthalpy value of 144.7 J g(-1), while another coacervate containing n-octadecane provided 165.8 J g(-1) and the coacervate including n-nonadecane presented 57.5 J g(-1) enthalpy. When coacervates were, incorporated with woven fabrics, their feasible thermal performances appeared to be related to both actual paraffin wax content of the coacervate and the incorporation amount of it by the coating application. The energy absorption capacities of the coacervate added fabrics were found to be. 2.5-4.5 times enhanced relative to the reference fabric for particular temperature intervals. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Son yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji üretimindeki payının artması ile enerji depolama sistemlerinin de önemi artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının tahmin edilemeyen karakteristiklerinden kaynaklı dezavantajlarını ortadan kaldırmanın yollarından biri enerji depolama sistemi kullanmaktır. Günümüzde çok çeşitli enerji depolama sistemleri bulunmakta ve bu sistemlerin daha da geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, mekanik depolama sistemlerinden biri olan sıkıştırılmış hava ile enerji depolama sistemleri ile ilgili bilgi verilmiş ve küçük ölçekli bir enerji depolama sisteminin tasarımı yapılmıştır. Bu tasarımda sıvı pistonlar kullanılarak havanın sıkıştırılması ve genişlemesi süreçlerinin izotermal koşullarda gerçekleşmesi amaçlanmıştır. Tasarımı yapılan sistemin matematiksel modeli oluşturularak sistemin çalışması hakkında bilgi edinilmiştir. Sıvı pistonlar içerisindeki havanın basıncı ve diğer özelliklerinin sıkıştırma sürecinde nasıl değiştiğini belirleyebilmek için sayısal çözüm yapılmıştır. Sayısal çözüm için sonlu hacimler metodunu kullanan paket yazılımlardan faydalanılmıştır. Tasarımı yapılan sistemin imalatı gerçekleştirilmiş ve laboratuvar koşullarında testler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar göstermiştir ki, bu tarz bir sistemde performansı etkileyen en önemli parametre sıkıştırma ve genişleme süreçlerindeki sıvı pistonun hızıdır. Değişken hızlar kullanılarak sistemin performansı iyileştirilebilmektedir. Sıkıştırma ve genişleme süreçlerinin veriminin, sıvı pistonların geometrisinin değiştirilmesi ile de geliştirilebileceği görülmüştür. Deney sistemi ile enerji depolama sisteminin farklı şartlarda sıkıştırma performansı incelenmiştir. Tasarımı ve imalatı yapılan sistemin, yenilenebilir enerji kaynakları ve diğer depolama uygulamalarında da kullanılabileceği görülmüştür. In recent years, energy storage systems rise in importance associated with increase market share of renewable energy sources in energy production. One of the best option to remove disadvantages of renewable energy sources, originating from it characteristics is to use energy storage systems. Nowadays, there are various storage systems and needed to be developed further. In this study, compressed air storage systems which are mechanical storage system were introduced and a small scale compressed air storage system was designed. In this design, it is aimed to compress and expand air isothermally using liquid pistons. Information about designed system performance was obtained by a mathematical model. Numerical analyses were applied in order to determine the air pressure and other air properties during the compression process in liquid pistons. For numerical analyses, commercial packaged software which is based on finite volume method was used. The system was designed, manufactured and tested under laboratory conditions. It is found that, the most important parameter that effect the performance during compression and expansion processes in the system is the liquid piston speed. System performance can be improved by using variable piston speeds. It is seen that, compression and expansion efficiencies can be enhanced by changing the liquid piston geometry. The compression performance of the energy storage system for different conditions was investigated experimentally. It is seen that designed and manufactured system can be operated with renewable energy sources and other storage applications. 194

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Instıtute of Science and Technology, 2015, Çalışmada, 10 adet 900 kW rüzgar türbinlerine sahip 9 MW kurulu gücü olan rüzgar santralinin üreteceği enerjinin tahmini yapılmıştır. Üretileceği tahmin edilen enerjiden şebekeye dahil olamayan enerji miktarı elde edilmiştir. Bu miktar ise kullanılması gereken ve yenilenebilir enerji ile uyumlu çalışan, markette ulaşılabilen enerji depolama sistemlerini belirlemek amacıyla kullanılmıştır. Depolama sistemleri rüzgar santrali ile uyumlu çalışacak çeşitlerinin belirlenmesi, boyutunun ve maliyetinin yıllık bazda ne olacağının hesaplanması ile bulunmuştur. Bu amaç doğrultusunda rüzgar enerjisi tahmini yapmak için adaptif ağ tabanlı bulanık çıkarım sistemi kullanılmıştır. MATLAB programı içerisinde bulunan ve anfisedit komutu ile kullanılan bu modelin girdileri ve çıktıları belirlenmiştir. Rüzgar santralinden üretilecek enerjinin hesaplanabilmesi için rüzgar hızı, hava yoğunluğu, türbin kanatlarının süpürdüğü alan ve bölgeye göre değişen kapasite faktörü göz önünde bulundurulmuştur. Rüzgar hızı Urla’da 2008 ile 2011 yılları arasında on dakikada bir alınan kayıtlar aracılığı ile sağlanmıştır. Rüzgar hızı modellemenin ilk girdisidir. Diğer bir girdi olan hava yoğunluğu ise yine aynı tarihler arasında Çeşme, Seferihisar ve İzmir bölgeerine ait Meteoroloji Genel Müdürlüğü’nden alınan hava sıcaklığı ve nem değerleri ile bulunmuştur. Modelin çıktısı ise elimizde bulunan veriler ile teorik olarak hesaplanan rüzgar gücüdür. Bu değerler modellemede test ve eğitim için kullanılmıştır. Hat kapasiteleri, gerilim limitleri gibi şebeke fiziksel kısıtlamaları sebebi ile üretilen rüzgar enerjisinin tamamı sisteme verilememektedir. Bu nedenle sisteme katılabilecek enerji miktarı Power System Analysis Toolbox ile hesaplanmıştır. Şebekenin teknik limitleri Power System Analysis Toolbox’ta gömülü bulunan IEEE 14 baralı sisteme entegre edilmiştir. Türkiye Elektrik Dağıtım Anonim Şirketi’nin belirlediği elektrik tarifeleri ve Türkiye Elektrik İletim Anonim Şirketi’nden elde edilen birim enerji üretim maliyetleri de sistemde göz önünde bulundurulmuştur. Rüzgar enerjisi kullanıldığında üretilen birim enerji maliyeti düşmektedir. Karşılaştırma yaparken birim enerji maliyeti de modele dahil edilmiştir. Şebekeye dahil edilemeyen enerji başlı başına bir maliyettir ve bu yöntemle bu maliyet belirlenmiştir. Dahil edilemeyen enerjinin depolanması bu maliyet, düşürmekle beraber depolama sisteminin maliyeti de düşünülmedir. Bu nedenle çalışmada yenilenebilir enerji kaynaklarında kullanılan depolama sistemleri belirlenmiştir. Paranın bugünkü değeri, gelecek değeri ve yıl bazında hesaplanmış değerleri finansal analizle hesaplanarak enerji depolama sistemlerinin yıllık kurulum ve kullanım maliyetleri hesaplanmıştır. Hesaplamalarda ilk yatırım, işletme, bakım maliyeti ve yenileme maliyetleri de eklenmiştir. Enerji depolama sistemlerinin kurulumdan kaynaklanan hat kayıplarında azalma ve sisteme verilemeyen rüzgar enerjisinin depolanmasıyla birlikte ortaya çıkan yıllık kazanç, enerji depolama sisteminin kurulumunun yıllık maliyeti ile karşılaştırılmıştır. Çalışma sonucunda 9 MW sistem de maliyeti yüksek olduğu için depolama sisteminin uygun olmadığı görülmüştür. Ancak rüzgar türbinin gücü arttıkça depolama maliyeti azaldığı için sistem uygun olduğu tespit edilmiştir., In this study, expected wind energy of 9 MW installed power is determined. The proper energy storage system (ESS) is find out by considering power rate, capacity and cost. As a result, annual cost of energy storage systems and spilled wind energy are compared. Wind energy is a renewable energy source but intermittence is a drawback. Energy storage systems are a solution to provide stability both on grid and off grid. ESS is an important issue and nowadays studies on ESS are increasing. By modeling renewable energy sources, capacity of storage systems is calculated in some studies. In another studies, in aspect of power electronics, storage systems are compared for different kinds of distributed energy systems. Comparing storage systems according to their advantages and disadvantages is another subject for the studies. Another important issue is reliability of storage systems. So reliability of a grid by adding ESS and wind energy are mentioned. Not only for wind energy but also for other renewable energy sources, types of ESS and capacity calculations are common. But in these studies, missing subject is cost of ESS, benefit analysis for customers and system owners. The study also improves conditions for customers and prompt potential investors to invest on renewable energy projects. So in this study, some tools are used to estimate wind energy production, calculate spilled energy and also financial analysis is performed for both customers and producers. For the study, different methods are used in each steps. First step is to predict amount of wind energy. In literature, there are many methods that are used such as Weibull distribution, neural networks, classic linear models. In the study, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System is used for estimation wind energy because it has advantages of both artificial neural networks and fuzzy logic. The program includes nodes which have different functions. In this program, there are inputs and outputs, these are used to train and determine rules. Two inputs, one output and two rules Sugeno model is commonly used in literature. According to the data, the proper wind turbine was selected and power related with wind speed was specified in the wind turbine datasheet. In the study, program is prepared by considering air density, wind speed, swept area and capacity factor as inputs and wind power calculated by wind power equation is used as outputs in program and all data are normalized. Wind speed is provided from a study in Urla, İzmir between 2008 – 2011. Other inputs are provided from Turkish State Meteorological Service for same time interval but for Çeşme, İzmir and Seferhisar since meterological station is broken in Urla. ANFIS is used for wind energy prediction. In the program, 66% of wind speed data (5187) were used for training and 34% of data (3573) were used for testing. Subtractive clustering was selected in the tool. This selection is effective when clustering of data is not accurately known. In the process, the epoch number was three and the margin of error 3.74%. In the model, there are three rules. As a result of the program, prediction of wind energy by ANFIS for each hour in typical season day and theoretical results of wind power are compared. The coefficient of determination R2 shows that the difference between measurement of fit prediction and statistical analysis was 98.84%, which is acceptable. After prediction of wind energy production, the electrical network and loads were specified. Next step is determine amount of accomated wind energy to the network. Because of physical limits such as line capacities, voltage limits, all amount of expected energy cannot penetrate grid. Spilled wind energy is determined by Power System Analysis Toolbox. PSAT is a power analysis and control program and used for power flow analysis and control. It can perform continuous power flow, optimal power flow, small signal stability analysis, and time domain simulation. There are embedded test networks of IEEE in PSAT. In network analysis, optimal power flow is performed on IEEE 14 bus system. In this analysis, control equations can be generator active powers except for slack bus, voltage magnitude of generator bus, reactive powers of reactive generators, tap changers and angle of phase transformations. Constraints are active and reactive power flow in branches, voltage limits of branches except for slack, and feeder capacity limit. Objective function is determine maximum wind energy by considering technical limits and maximize cost of using wind energy in network. Wind power plant is connected to bus 12. Since unit price of electricity generation by wind energy is known, cost of the spilled wind energy is calculated. Electricity tariffs in distribution system is provided from Turkish Electricity Distribution Company and electricity prices for day, night and peak hours and the cost of energy production methods were considered. In the study, data which is hour by hour wind energy prediction for typical days of each season is entered into the program and also for same hours, electricity prices with regard to wind energy penetration are added. Unit cost of energy generation for different sources is provided from Turkish Electricity Transmission Company since common energy sources are coal, natural gas and hydropower, in the study, these sources are considered. Then, energy storage systems are researched. There are many energy storage systems such as supercapacitors, fuel cells, lithium-ion, flywheels but not all them are suitable for renewable energy systems. Energy storage systems which can be used for renewable energy and common in markets are lead acid, valve-regulated lead acid, sodium sulphur and vanadium redox. In specific hour, maximum spilled power specifies power rating of ESS and maximum spilled energy during a day specifies capacity of ESS. To calculate annual cost of ESS, all possible investments such as unit costs of ESS, power electronics, balance of plant and fixed operation and maintenance cost are considered and annual costs of installation of each ESS are calculated by using financial equations related with net present, future and annual values. Also, it is figured out that ESS leads to decrease in line losses so profits of line losses and spilled energy are compared with cost of installed ESS. Since the production cost of wind energy is lower than that of the energy sources already installed, the production cost of energy decreases. This provides benefits to customers because electricity prices decrease. For the producer, it is also beneficial because of lower production costs. There is also another benefit for the producer because spilled energy will be stored and then penetrate the system. Profits of producers and consumers for each year are compared with annual cost of installing different kind of ESS technologies. Results of the study showed that for 9 MW wind energy system, ESS is not feasible but it is obviously seen that ESS will be feasible for penetration of bigger power ratings wind energy. In today’s technology, annual cost of ESS is extremely expensive. Also, as growing technology, the cost of energy storage systems will decrease and investments in storage systems will become more feasible and for smart grids, energy storage systems will be necessary. The study can be improved by exploring more wind energy operations and by finding the optimum point for installing energy storage systems by using more than one wind power plant and ESS., Yüksek Lisans, M.Sc.

Poli(1,5-diaminonaftalin) filmleri 0,1 M monomer ve 1,0 M hidroklorik asit çözeltisi kullanılarak dönüşümlü votametri (CV), kronopotansiyometri (CP) ve kronoamperometri gibi farklı elektrokimyasal yöntemler kullanılarak kalem grafit elektrot (PGE) yüzeyine başarıyla sentezlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM); CV (PGE/1,5-PDAN(CV)), CA (PGE/1,5-PDAN(CA)) ve CP (PGE/1,5-PDAN(CP)) teknikleriyle 1,5-PDAN kaplanan PGE elektrotlarının yüzey morfolojilerini incelemede kullanılmıştır. Elektrokimyasal hesaplamalar için CV, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve galvanostatik şarj-deşarj yöntemleri 1,0 M HClO4 çözeltisi içerisinde gerçekleştirilmiş, elektrotların süperkapsitör uygulamaları için kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Elektrokimyasal hesaplamaların sonuçları karşılaştırıldığında, PGE/1,5-PDAN(CA) elektrotunun diğer elektrotlara göre daha yüksek spesifik kapasitansa sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Yüksek spesifik kapasitansa rağmen PGE/1,5-PDAN(CA) elektrotu uzun şarj-deşarj kararlılığı diğer elektrotlara göre daha düşüktür. Ayrıca galvanostatik şarj-deşarj hesaplamalarına göre elektrotlar, yüksek güç ve enerji yoğunluğuna sahiptirler. Sonuç olarak elektrotların süperkapasitör alt malzemeleri olarak gelecek vaat eden malzemeler oldukları sonucuna varılmıştır. Poly(1,5-diaminonaphthalane) (1,5-PDAN) films have been successfully synthesized on pencil graphite electrode (PGE) from aqueous solution of 0.1 M monomer and 1.0 M hydrochrloric acid by different electrochemical techniques which are cyclic voltammetry (CV), chronoamperometry (CA) and chronopotentiometry (CP). Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) has been used to analyze the surface morphologies of 1,5-PDAN coated PGE by CV (PGE/1,5-PDAN(CV)), CA (PGE/1,5-PDAN(CA)) and CP (PGE/1,5-PDAN(CP)). Electrochemical measurements have been performed to evaluate usability of the electrodes for supercapacitors using CV, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and galvanostatic charge-discharge methods in 1.0 M HClO4. When compared the results of electrochemical measurements, it is concluded that PGE/1,5-PDAN(CA) has higher specific capacitance than other electrodes. Despite having high specific capacitance, long term charge-discharge cycling stability of PGE/1,5-PDAN(CA) is lower than that of other electrodes. Additionally, electrodes exhibit high power and energy density, according to galvanostatic charge-discharge measurements. In conclusion, it can be said that electrodes are promising materials for supercapacitors.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Enerji Enstitüsü, 2014, Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Energy Institute, 2014, Artan dünya nüfusu ve yaşam standartlarına bağlı olarak enerjiye olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Öte yandan, konvansiyonel enerji kaynaklarının fiyatlarının artması, kaynakların sonlu oluşu ve artan çevre bilinci, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji verimliliğinin önemini ortaya çıkarmıştır. Termal enerji depolama sistemleri; güneş enerjisi ya da atık ısı gibi kaynaklardan elde edilen ısının depo edilmesini ve ihtiyaç halinde kullanılmasını sağlamaktadır. Termal enerji depolama sistemleri; termokimyasal ısı depolama sistemleri, gizli ısı depolama sistemleri ve duyulur ısı depolama sistemleri olarak üç temel gruba ayrılmaktadırlar. Bu çalışma kapsamında termal enerji depolama sistemleri ile ilgili literatür araştırması yapılmış, sistemlerin sahip olduğu avantaj ve dezavantajlara değinilmiştir. Daha sonra, mevcut sistemlere alternatif üretmek amacıyla seramik malzeme ve havanın kullanıldığı bir depolama sistemi tasarlanmıştır. Seramik malzeme ve havanın seçilme nedeni, günümüzde sıklıkla kullanılan erimiş tuzların çalışma sıcaklıklarının çok daha üzerindeki sıcaklıklarda çalışabilmesidir. Seramik malzeme olarak kordiyerit seçilmiştir. Sistemin minimum çalışma sıcaklığı 900K, maksimum çalışma sıcaklığı 1200K olarak planlanmış ve çalışmalar bu değerlere göre yapılmıştır. Depolama tankının giriş çapının tank çapına oranının, tank yüksekliğinin tank çapına oranının, tank içerisindeki akış kanallarının büyüklüğünün, yani ortam porozitesinin depo edilen enerjiye olan etkisi araştırılmıştır. Çalışmaların CFD analizleri yapılmıştır ve elde edilen değerler şekil ve çizelgeler halinde sunulmuştur. Yapılan analizler göstermiştir ki tank giriş çapının depo edilen enerjiye etkisi ihmal edilebilir boyuttadır. Ancak ortam porozitesinin değişimi, depo edilen enerjiyi büyük oranda etkilemektedir. Akışın gerçekleştiği kanalların küçültülmesi, hem akış çizgilerini olumlu yönde etkilemiştir, hem de yüzey alanının artmasını sağlamıştır. Bu sayede sistemin enerji depolama kabiliyetinin arttığı sonucuna varılmıştır., Increasing world population and life standards increase energy demand day by day. The increase in the cost of conventional energy sources, limited resources, and increasing environmental consciousness reveal the importance of renewable energy sources and energy efficiency. There are three main types of thermal energy storage systems, sensible heat, latent heat, and thermochemical heat storage systems. In this study, a new high temperature thermal storage system employing cordierite type ceramic heat storage medium was introduced and, and air is selected as heat transfer fluid. The reason of employing ceramic material and air is that the maximum temperature achievable in this case is much higher than that for the molten salt storage system. Density, specific heat, and thermal conductivity of cordierite are 2600kg/m3, 1465 J/kg•K, 3W/m•K, respectively. In a system made of cordierite material, the operating temperature can be up to 1650K. These characteristics make cordierite a good material for sensible thermal energy storage applications. Minimum and maximum operating temperatures of the storage system were considered as 900K and 1200K, respectively. CFD analyses were performed with these design parameters. In this study, the proper dimensions of the system were investigated by analyzing the effect of height-to-diameter ratio as well as inlet-to-outer diameter by means of CFD analyses. The results of these CFD studies showed that the effect of inlet diameter of thermal storage tank was negligible. Inlet diameter slightly effects flow lines in the tank, but the other parameters have stronger effect than that for the inlet diameter. Porosity of the medium effects flow lines too much. If the porosity increases, fluid can flow reverse direction in the tank, and the velocity difference between the channels can be higher. Therefore, central channels get hot and outer ones cannot get hot as well as central ones. Moreover, decreasing porosity supply more surface area, this increases heat transfer between cordierite and air. For these reasons, higher porosity means less storage efficiency., Yüksek Lisans, M.Sc.

Tez (yüksek lisans) - Anadolu Üniversitesi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fizik Anabilim Dalı, Kayıt no: 1035506, Günümüzde yaşam standartlarının yükselmesi ile her alanda temiz ve ucuz enerjinin etkin ve verimli bir şekilde kullanımı son derece önem kazanmıştır. Yapılan bu tez çalışmasında, pomza ve zeolit gibi doğal malzemelere enerji depolayabilen yağ asidi, parafin ve parafin esaslı sentetik faz değiştiren malzemelerin belirli sıcaklıklarda “vakum emdirme yöntemi” ile emdirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın birinci aşamasında, farklı boyutlardaki granül pomza ve zeolit üzerine vakum altında ve farklı sıcaklıklarda faz değiştiren malzemeler emdirilmiştir. Pomza ve zeolitin faz değiştiren malzemeyi tutma kapasitesi belirlenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, güneş enerjisini ve binalardaki atık ısıyı depolayabilme özellikleri ile ilgili olarak, elde edilen mikrokapsüllerin ısı depolama kapasiteleri belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan yöntem vakumlu emdirme yöntemi, erimiş halde bulunabilen yağ asidi ve parafin içeren faz değiştiren malzemelerin, pomza ve zeolit granülleri üzerine yüklenmesidir. Bu yöntemde faz değiştiren malzemeler vakum etkisiyle doğal malzemeler üzerine yüklenir ve böylece oda sıcaklığında bile eriyebilen parafin ve yağ asidinin dağılması önlenir.

Endüstride ihtiyaç duyulan basınçlı hava ihtiyacını karşılamak için farklı tipte kompresörler mevcuttur. Kullanılan bu kompresörlerin verimleri düşük olmasından dolayı kullandıkları enerjinin büyük kısmını ısı olarak çevreye atmaktadırlar. Kompresörlerin verimlerinde yapılacak olan iyileştirmeler endüstride kullanılan enerji giderlerini düşürecektir. Bu çalışmada, sıvı pistonlu bir kompresör tasarlanmış ve kompresörün MATLAB-Simulink ortamında dinamik modeli oluşturulmuştur. Model kullanılarak silindirler içerisinde oluşan basınç ve sıcaklıklar hesaplanmıştır. Farklı sıkıştırma hızları ve farklı sıkıştırma basınçları için verimler elde edilmiştir. Yapılan tasarımın geleneksel kompresörlere göre daha verimli olduğu görülmüştür. Compressed air, needed in industry, is supplied by many types of compressors. Energy, used in these compressors is lost by heat transfer due to its low energy efficiencies. Enhancements in compressor efficiencies will reduce energy expensis in industry. In this study, a liquid piston compressor is designed and a dynamic model is built by MATLAB-Simulink. Pressure and temperature variations are calculated by dynamic model. Energy efficiency is evaluated for different compressing speeds and pressures. It is seen that designed liquid piston compressor is more efficient than conventional compressors. 112