بررسی عملکرد ابرخازنی و ذخیره انرژی الکتروشیمیایی با استفاده از نانومکعب‌های جدید CuSn(OH)6

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

1 گروه صنایع شیمیایی استان گیلان

2 گروه آموزشی صنایع شیمیایی-دانشکده فنی و حرفه ای شهید چمران-دانشگاه فنی و حرفه ای استان گیلان- رشت - ایران

3 گروه آموزشی صنایع شیمیایی-دانشکده فنی و حرفه ای شهید چمران- دانشگاه فنی و حرفه ای استان گیلان-رشت- ایران

10.48301/kssa.2023.379999.2518

چکیده

انرژی سرچشمه‌ی حیات است و این امر با استفاده از منابع طبیعی مختلف همچون سوخت‌های فسیلی تحقق می‌یابد. امروزه ادغام منابع تولید و ابزارهای ذخیره انرژی الکتریکی یکی از چالش‌های مهم موجود در این حوزه‌ می‌باشد. ابرخازن‌ها به عنوان فناوری جدید تولید و ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی مورد توجه بسیاری قرار گرفته‌اند. در این تحقیق از یک روش ساده هیدروترمال برای تهیه هیدروکسید مخلوط دو فلزی CuSn(OH)6 روی یک بستر فوم نیکل استفاده شد و سپس رفتار الکتروشیمیایی الکترود برای استفاده در ابرخازن های الکتروشیمیایی مورد آزمایش قرار گرفت. از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای بررسی مورفولوژی و مطالعه ساختاری الکترودهای سنتز شده استفاده شد. همچنین از الگوی پراش انرژی اشعه ایکس (EDX) و نقشه برداری عنصری برای شناسایی ترکیب و فاز نانوساختارهای تولید شده استفاده شد. عملکرد الکتروشیمیایی الکترودهای اصلاح شده در محلول الکترولیت 2 مولار KOH، با چندین روش الکتروشیمیایی از جمله ولتامتری چرخه‌ای (CV)، شارژ-دشارژ گالوانوستاتیک (GCD)، و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) مورد بررسی قرار گرفت. الکترود تهیه شده در این مطالعه ظرفیت ویژه بالا (F g-1 84/2012 در چگالی جریان A g-11) و پایداری سیکل عالی (44/90٪ پس از 3000 سیکل) را از خود نشان داد. همچنین حداکثر انرژی و چگالی توان این الکترود ابرخازن به ترتیب 88/140 وات ساعت برکیلوگرم و 16/29 کیلو وات برکیلوگرم به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating supercapacitor performance and electrochemical energy storage using new CuSn(OH)6 nanocubes

نویسندگان [English]

  • issa Mousazadeh 1
  • Rasoul Shemshadi 2
  • Mona Farahpour 3
1 Department of chemical engineering-Guilan TVU
2 Department of Industrial Chemistry, Faculty of Chamran, Guilan Branch, Technical and Vocational University (TVU), Guilan, Iran.
3 Department of Industrial Chemistry, Faculty of Chamran, Guilan Branch, Technical and Vocational University (TVU), Guilan, Iran
چکیده [English]

Energy is the source of life that is obtained by exploiting various natural resources, including fossil fuels. Nowadays, one of the most important challenges in this field is the combination of production sources with electric energy storage systems. Supercapacitors have received a lot of attention as a new technology for producing and storing electrical energy. In this research, a simple hydrothermal method was used to prepare bimetallic mixed hydroxide CuSn(OH)6 on a nickel foam substrate, and then the electrochemical behavior of the electrode was tested for use in electrochemical supercapacitors. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) and Transmition electron microscopy (TEM) were used to examine the morphology and structure of the synthesized electrodes. Also, X-ray energy dispersive (EDX), and elemental mapping techniques were used to identify the composition and phase of the produced nanostructures. The electrochemical performance of modified electrodes in 2 M KOH electrolyte solution was investigated by several electrochemical methods including cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The electrode prepared in this study showed high specific capacity (2012.84 F g-1 at a current density of 1 A g-1) and excellent cycle stability (90.44% after 3000 cycles). Also, this supercapacitor electrode's maximum energy and power density were 140.88 Wh kg-1 and 29.16 kW kg-1, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Supercapacitor
  • nanocube
  • electric energy
  • fossil fuel
  • tin-copper hydroxide

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 22 مهر 1402
  • تاریخ دریافت: 03 اردیبهشت 1402
  • تاریخ بازنگری: 20 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش: 12 مهر 1402