پديد آورنده :
طهماسبي، محمدحسين
عنوان :
ارزيابي ساختاري، الكتروشيميايي و بهينه سازي الكترودهاي شبه خازن نانو اكسيد دوتايي منگنز - نيكل توليد شده به روش رسوب دهي آندي
گرايش تحصيلي :
مهندسي مواد
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي مواد
صفحه شمار :
چهارده، 102ص.: مصور
استاد راهنما :
كيوان رييسي، محمدعلي گلعذار
استاد مشاور :
Antonello Vicenzo، Massimiliano Bestetti
توصيفگر ها :
ابرخازن ها , روش پتانسيوديناميك , عمر چرخه اي
استاد داور :
سعيدرضا اله كرم، محمد ژياني، علي اشرفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/01/25
كد ايرانداك :
ID864 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده و هدايت الكتريكي داراي رفتار شبه خازني هستند اكسيدهاي پايه من نگ به واسطه اكسيد فلگات واسطه به دليل قابليت انجام واكن هاي اكساي كاه ويژگيهايي نظير قيمت پايينو غيرسمي بودن و ظرفيت خازني ويژه باالتر در مقايسه با دي ر اكسيدها مورد توجه ويژهاي قرار گرفتهاند از طرفيو حضور نيكل به دليل ايجاد هدايت الكتريكي و تخلخل بي تر نسبت به دي ر فلگات واسطهو خواص شبه خازني ايدهالتري را در الكترودهاي اكسيد من نگ ميتواند حاضرو شبه خازن نانو اكسيد دوتايي من نگ نيكل MNO از طريق روش رسوبدهي الكتروشيميايي آندي پتانسيوديناميك فراهك نمايد در پژوه از يك حمام استاتي و در دماي اتاق روي زيراليه فوالد زنگ نگن رسوبدهي شد در ادامهو با هدف اصالح و بهبود خواص شبه خازني و پايداري چرخهاي الكترود MNO و اثر عوامل مختلف پوش دهي نظير حد بااليي پتانسيل رسوبدهيو نسبت جرم فيلك اكسيدي رسوبدهي شده در واحد سطح 2 mg cm و pH حمام رسوبدهيو نرخ روب رسوبدهيو دماي آنيل و نهايتا نسبت مولي نيكل به من نگ حمام رسوبدهي بر مورفولوژيو ريگساختار و رفتار الكتروشيميايي الكترود شبه خازن MNO مورد مطالعه قرار گرفت به منظور بررسيهاي ساختاري و مورفولوژيكي از پراش پرتو ايكس XRD و طيف سنج رامان Raman و ميكروسكوپ الكتروني عبوري TEM و ميكروسكوپ الكتروني روبشي SEM و مجهگ به طيف سنج توزيع انرژي EDS و ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني FESEM و ميكروسكوپ نيروي اتمي AFM استفاده شد ارزيابيهاي الكتروشيميايي با استفاده از آزمونهاي ولتامتري چرخهاي CV و شارژ دشارژ در جريان ثابت GCD و طيف سنجي امسدانس الكتروشيميايي EIS در الكتروليت 1 موالر 4 Na2SO و دماي محيط انجام شد آناليگ EDS فيلكهاي MNO و ارزيابي منحنيهاي ولتامتري چرخهاي حاكي از افگاي مقدار نيكل فيلك آزاد شدن اكسيژن OER با افگاي MNO و تشديد واكن حد بااليي پتانسيل در حين رسوبدهي بود كه با توجه به رفتار خازني الكترودو محدوده ميگان pH حمام رسوبدهي در محدوده 4 تا 7و درصد نيكل پتانسيل 4 0 1 2 V جهت رسوبدهي انتخاب شد از طرفيو نتايج نشان داد كه با افگاي مييابد كه در اين حالت باالترين ظرفيت خازني ويژه و پايينترين مقدار مقاومت انتقال بار Rct براي فيلك اكسيدي رسوبدهي موجود در اكسيد افگاي شده از حمام با 6 pH در هر دو حالت پس از رسوبدهي و آنيل شده و با تركيب شيميايي نگديك به Ni0 1Mn0 9Ox و نسبت جرم در واحد سطح 1 600 mV s با بي ترين زبري سطحيو باالترين ظرفيت 2 0 11 mg cm به دست آمد براي الكترود شبه خازن MNO رسوبدهي شده در نرخ روب خازني ويژه 1 202 F g در مقايسه با دي ر نرخهاي روب رسوبدهي حاصل شد فرايند آنيل منجر به تشكيل يك ساختار كمسلكس با طبيعت كامسوزيتي شامل مخلوطي از فازهاي نانوكريستالي و آمورف شد به عالوهو يك اكسيد از نوع برن سايت birnessite با ساختار ش وجهي و شبه نظك توربوا ستراتيك turbostratic به عنوان فاز اصل ي در حضور هيدروكسيد نيكل به عنوان فاز دوم و به صورت ريگ و پراكنده در اليه اكسيدي عمليات حرارتي شده مشاهده شد با توجه به بررسي رفتار شبه خازني الكترودهاي MNO آنيل شده در دماهاي مختلفو دماي 200 oC به عنوان دماي بهينه جهت يافت و پس از آن در مقادير باالتر نيكلو مقدار نيكل فيلك اكسيدي تا 01 درصدو ظرفيت خازني ويژه افگاي آنيل تعيين گرديد از طرف دي ر با افگاي كرد در نهايتو براساف منحنيهاي شارژ دشارژ در جريان ثابت به دست آمده براي تخلخلو ظرفيت خازني ويژه شروع به كاه به دليل كاه الكترود شبه خازن MNO توليد شده در شرايط بهينهو بي ترين ظرفيت خازني ويژه 1 384 F g و انرژي ويژه 1 53 Wh kg در جريان ويژه دشارژ 1 0 1 A g حاصل شد هكچنينو نتايج آزمون عمر چرخهاي در جريان ويژه 1 10 A g براي شبه خازن MNO و پايداري چرخهاي عالي در مقايسه با حدود 32 درصدي ظرفيت خازني ويژه پس از انجام 0005 چرخه شارژ دشارژ در الكتروليت يك موالر 4 Na2SO را اكسيد من نگ خالص و افگاي نشان داد كلمات كليدي ابرخازنها نانو اكسيد دوتايي من نگ نيكل رسوبدهي الكتروشيميايي روش پتانسيوديناميك عمر چرخهاي
چكيده انگليسي :
Structural and Electrochemical Evaluation and Optimization of Nanosized Manganese Nickel Binary Oxide Pseudocapacitor Electrodes Synthesized by Anodic Deposition Mohammad Hossein Tahmasebi drmht@ma iut ac ir Date of Submission February 24 2016 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranKeyvan Raeissi1 Associate Professor k raeissi@cc iut ac irMohammad Ali Golozar2 Professor golozar@cc iut ac irAntonello Vicenizo3 Assistant Professor antonello vicenzo@polimi itMassimiliano Bestetti4 Associate Professor massimiliano bestetti@polimi itDepartment Graduate Coordinator Prof Keyvan RaeissiAbstractIn the present research nanosized manganese nickel binary oxide pseudocapacitor MNO wasdeposited on stainless steel substrate from an acetate solution via anodic electrodeposition potentiodynamic at room temperature Then with the aim of tailoring and improving thepseudocapacitive behavior and cycle stability of the MNO electrode effect of different parameters onmorphology microstructure and electrochemical behavior of MNO pseudocapacitor were studied Those parameters include deposition upper potential limit mass loading of oxide per unit area deposition bath pH deposition scan rate annealing temperature and Ni to Mn molar ratio in depositionbath The results showed that the density of oxide films decreases with increasing deposition bath pH inthe range from 4 to 7 which expectedly translates in an attendant increase of porosity and active surfacearea Annealing process led to the formation of a complex structure with composite nature consistingof intermixed amorphous and nanocrystalline phases In addition the specific capacitance as a functionof Ni content in the oxide film showed a maximum at approximately 10 at Ni where further increaseof the Ni content dropped the specific capacitance most likely due to decrease of the film porosity Keywords Supercapacitors Nanosized manganese nickel binary oxide Electrodeposition Potentiodynamicmethod Cycle life 1 IntroductionPseudocapacitors are an emerging class of energy storage devices with the capability ofproviding both high power and energy density In contrast to conventional electric double layercapacitors which accumulate charge mostly through an electrostatic mechanism pseudocapacitors utilize the pseudocapacitance arising from reversible Faradaic reactionsoccurring at the electrode surface 1 While various metal oxides have been investigated as theactive material of Faradaic capacitors a greater attention has been given to manganese oxide and in more recent times to Mn based binary or ternary oxides Among the latter mixed oxidescomprising Ni Co and Fe as the other component have been studied In fact despite the1 Supervisor Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran 2 Supervisor Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan Iran 3 Advisor Politecnico di Milano Dipartimento di Chimica Materiali e Ingegneria Chimica Milano Italy 4 Advisor Politecnico di Milano Dipartimento di Chimica Materiali e Ingegneria Chimica Milano Italy 1
استاد راهنما :
كيوان رييسي، محمدعلي گلعذار
استاد مشاور :
Antonello Vicenzo، Massimiliano Bestetti
استاد داور :
سعيدرضا اله كرم، محمد ژياني، علي اشرفي
