فصلنامه علمی کارافن

فصلنامه علمی کارافن

ساخت الکترود پلی آنیلین با استفاده از زیر لایه فوم نیکل جهت استفاده در الکترود ابرخازن‌ها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسنده
دانشیار گروه مکانیک دانشگاه فنی و حرفه‌ای، گیلان، ایران.
چکیده
پژوهش پیرامون دستگاه‌های ذخیره‌ساز انرژی سازگار با محیط‌زیست، یک راه‌حل ضروری برای حل بحران انرژی و آلودگی‌های زیست‌محیطی ناشی از آن است. دراین‌بین، یک چالش اساسی برای ابر خازن‌ها معرفی نانو مواد الکترودی مقرون‌به‌صرفه، پایدار و با ظرفیت مناسب جهت استفاده‌های صنعتی بیشتر از این ابزارها می‌باشد. به همین منظور، در این پژوهش به ساخت الکترود پلی آنیلین با استفاده از بستر فوم نیکل برای استفاده در ابر خازن‌ها پرداختیم. با استفاده از آنالیز پراش اشعۀ ایکس به مطالعۀ ساختار کریستالی و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی به بررسی مورفولوژی سطحی آن پرداختیم. همچنین، آنالیز ایدکس مپینگ[1]، عناصر موجود روی سطح و چگونگی توزیع آن‌ها را به‌خوبی نشان می‌دهد. بررسی‌های چرخه‌های جریان– ولتاژ در سرعت‌های روبش مختلف انجام شد. الکترود ساخته‌شده، رفتار فاراداییک همراه با انتقال الکترون را از خود نشان داد. همچنین، مقاومت الکتروشیمیایی با استفاده از آنالیز امپدانس الکتروشیمیایی مورد بررسی قرار گرفت که مقاومت ناشی از انتقال بار حدود 1.2 اهم به دست آمد. در نهایت بررسی‌های الکتروشیمیایی ظرفیت ویژه 1100 F/g را در چگالی جریان 1 A/g نشان داد.
 
[1] Energy Dipersive X- Ray Spectroscopy
 
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Fabrication of Polyaniline Electrode Using Nickel Foam Substrate for Use in Supercapacitors Electrode

نویسنده English

Mojtaba Masoumnezhad
Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran.
چکیده English

Research on environmentally friendly energy storage devices is a necessary solution to solve the energy crisis and environmental pollution caused by it. A major challenge for superbarriers is to introduce cost-effective, stable and suitable electrode nanomaterials for further industrialization of these tools. For this purpose, in this research, a polyaniline electrode using a nickel foam substrate for use in supercapacitors was made. Using X-ray diffraction analysis, the crystal structure was studied and its surface morphology was examined using a scanning electron microscope. In addition, Idex mapping analysis showed the elements on the surface and how they are distributed. Investigations of current-voltage cycles were performed at different scanning speeds. The fabricated electrode showed faradaic behaviour with electron transfer. In addition, the electrochemical resistance was investigated using electrochemical impedance analysis, and the resistance due to charge transfer was found to be approximately 1.2 ohms. Finally, electrochemical investigations showed a specific capacity of 1100 F/g at a current density of 1 A/g.

کلیدواژه‌ها English

Supercapacitor
Electrode
Polyaniline
Nickel Foam
Hydrothermal
[1] Jafarian, M., Ghazipour Shirvan, M., Babaeian, M., & Izadi, M. (2022). Investigation of Some Important Thermal Properties of Phase Change Materials Upgraded with Nanomaterials. Karafan Quarterly Scientific Journal, 18(4), 453-473. https://doi. org/10.48301/kssa.2022.313531.1818
[2] Arvas, M. B., Gürsu, H., Gencten, M., & Sahin, Y. (2022). Supercapacitor applications of novel phosphorus doped graphene-based electrodes. Journal of Energy Storage, 55, 105766. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105766
[3] Srinivasan K V, S., Santo, J., & Penumakala, P. K. (2022). Effect of surface modification of printed electrodes on the performance of supercapacitors. Journal of Energy Storage, 56, 106043. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.106043
[4] Dhandapani, P., Balan, B., Dinadayalane, T., & Angaiah, S. (2022). In-situ grown of FeCo2O4 @ 2D-Carbyne coated nickel foam - A newer nanohybrid electrode for high performance asymmetric supercapacitors. Journal of Energy Storage, 56, 105943. https://doi.org/10.1016/j.est.2022.105943
[5] Zhao, G.-y., Wang, F.-c., Liu, M.-j., Sui, Y.-m., Zhang, Z., Kang, F.-y., & Yang, C. (2022). A high-frequency flexible symmetric supercapacitor prepared by the laser-defocused ablation of MnO2 on a carbon cloth. New Carbon Materials, 37(3), 556-563. https://doi.org/10.1016/S1872-5805(22)60600-0
[6] Nayak, S., Kittur, A. A., & Nayak, S. (2022). Biosynthesis of zinc oxide-cobalt oxide nanocomposite as electrode material and its performance evaluation for the sustainable hybrid supercapacitor energy storage devices. Chemical Physics Letters, 806(5), 140058. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2022.140058
[7] Hu, L., Zeng, F., Song, X., Liang, J., Zhang, X., Zhou, H., Wu, X., Liu, Z., Wu, W., & Jiang, C. (2023). Synthesis, analysis and characterization of nitrogen/sulfur co-doped activated carbon for high-performance all-printed flexible supercapacitor. Journal of Energy Storage, 73, 109004. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109004
[8] Devi, M., Upadhyay, S., Mir, R. A., Kumar, N., & Sharma, S. (2023). Synthetic waste derived graphitic carbon nitride (g-CN) and g-CN/carbon hybrid for supercapacitors. Journal of Energy Storage, 73, 109067. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109067
[9] Lin, Q., Wang, Y., Du, J., & Chen, A. (2023). Preparation of dispersed hollow carbon spheres assisted by silica/carbon shell isolation for supercapacitors. Diamond and Related Materials, 139, 110346. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2023.110346
[10] Sun, H., Miao, Y., Wang, G., Ren, X., Bao, E., Han, X., Wang, Y., Ma, X., Xu, C., & Chen, H. (2023). Flower-like ZnCo2O4 microstructures with large specific surface area serve as battery-type cathode for high-performance supercapacitors. Journal of Energy Storage, 72, 108502. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108502
[11] Li, S., Zhang, Q., Liu, L., Wang, J., Zhang, L., Shi, M., & Chen, X. (2023). Ultra-stable sandwich shaped flexible MXene/CNT@Ni films for high performance supercapacitor. Journal of Alloys and Compounds, 941, 168963. https://doi.org/10. 1016/j.jallcom.2023.168963
[12] Pawar, D. C., Malavekar, D. B., Lokhande, A. C., & Lokhande, C. D. (2024). Facile synthesis of layered reduced graphene oxide/polyaniline (rGO/PANI) composite electrode for flexible asymmetric solid-state supercapacitor. Journal of Energy Storage, 79, 110154. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.110154
[13] Sahoo, S., Dhakal, G., Kim, W. K., Lee, Y. R., & Shim, J.-J. (2023). Unidirectional growth of polyaniline on 3D CoO nanowires for aqueous asymmetric supercapacitors. Journal of Energy Storage, 73, 109061. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.109061
[14] Iqbal, M. Z., Ullah, A., Aziz, U., Asif, M., Wabaidur, S. M., & Ansari, M. Z. (2023). Unveiling the performance of hydrothermally synthesized transition metal sulfide with polyaniline composite for hybrid supercapacitor applications. Current Applied Physics, 52(3), 94-100. https://doi.org/10.1016/j.cap.2023.05.017
دوره 21، شماره 1 - شماره پیاپی 66
فنی و مهندسی
بهار 1403
صفحه 321-333

  • تاریخ دریافت 11 دی 1402
  • تاریخ بازنگری 22 فروردین 1403
  • تاریخ پذیرش 22 اردیبهشت 1403