توصيفگر ها :
ابر خازن نوري شارژ پذير , آبكاري الكتروشيميايي , فوتوالكتروشيمي , نانولوله تيتانيوم دي اكسيد , ابر خازن نامتقارن , نانو ذرات بيسموت وانادات
چكيده فارسي :
در پژوهش اول، تهيه¬ي ابرخازن نوري با قابليت شارژپذيري، گزارش شده¬است. نانوذرات بيسموت وانادات و واناديوم اكسيد كه در تهيه الكترودها بكاررفته¬اند، بطور همزمان با روش آبكاري الكتروشيميايي برروي سطح نانولوله¬هاي تيتانيوم¬دي¬اكسيد، پوشش¬دهي شدند. تاثير زمان پوشش¬دهي بر خواص فوتوالكتروشيميايي و مورفولوژي مورد تحقيق قرارگرفت. الكترودهاي جديد ظرفيت ويژه قابل توجه 288 ميلي فاراد بر سانتي¬مترمربع را نشان مي‌دهندكه 15 برابر بيشتر از ظرفيت الكترود تيتانيوم¬دي¬اكسيد خالص است. علاوه بر اين، الكترودها عملكرد فوق‌العاده‌اي در ذخيره‌سازي انرژي با حفظ ظرفيت خازني 7/99 درصد در طول 4000 چرخه شارژ-دشارژ، نشان مي‌دهند؛كه نمايانگر كاربردهاي بالقوه و اميدواركننده اين دستگاه در زمينه ذخيره¬سازي و تبديل انرژي است. ظرفيت ويژه الكترود بهينه تحت تابش نور در مقايسه با مقدار معادل آن در حالت تاريكي 65 درصد افزايش مي يابد. شارژ نوري و دشارژ گالوانوستاتيك دستگاه نيز مورد مطالعه قرار گرفته است، حداكثر مقدارظرفيت با شارژ نوري 290 ميلي¬فاراد برسانتي¬مترمربع به دست آمد. بطور خلاصه يك روش آسان براي سنتز ارزان ابرخازن¬هاي خورشيدي و توسعه يك دستگاه براي تبديل و ذخيره انرژي بطور همزمان با قابليت شارژ سريع و خودكار، گزارش شده است.
در پژوهش دوم، از روش پوشش¬دهي الكتروشيميايي براي سنتز منگنز سولفيد، بر روي نانو ذرات بيسموت وانادات و واناديوم اكسيد، استفاده شد. به منظور بهينه سازي ضخامت حاصل از پوشش¬دهي؛ آبكاري در تعداد سيكل¬هاي متفاوت انجام گرفت. از اين كامپوزيت ها به عنوان مواد فعال الكترودي درپيكربندي ابرخازن استفاده شد. مورفولوژي و ساختار مواد با استفاده ازآناليزهاي پراش پرتوي ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، طيف سنجي فوتوالكترون پرتوي ايكس و طيف سنجي رامان، مورد بررسي قرارگرفت. مطالعات ساختاري، سنتز موفق نانو ذرات گل شكل سولفيد فلزي را برروي نانوذرات بيسموت وانادات و واناديوم اكسيد، تاييد مي¬كند. رفتار ابرخازني مواد نيز بعد از لايه نشاني بر روي صفحات هادي FTO، با روش¬هاي ولتامتري چرخه¬اي، شارژ -دشارژگالوانواستاتيك و طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي، در الكتروليت پتاسيم¬كلريد 2 مولار، بررسي شدند. در نتيجه¬ي مطالعات انجام شده در اندازه¬گيري سه الكترودي، نمونه بهينه ظرفيت ويژه بالاي 185 ميلي¬فاراد بر سانتيمترمربع نشان داد،كه اين ميزان نسبت به الكترود خالص بيسموت وانادات، ده مرتبه ارتقا يافته است. با توجه به ويژگي¬هاي مثبت منگنزسولفيد از آن به عنوان الكترود منتخب در سيستم دوالكترودي نامتقارن، استفاده شد. همچنين اين سل داراي پايداري چرخه ا ي بسيار بالا به ميزان 5/99 % بعد از 3000 چرخه شارژ و دشارژ، مي باشد. بعلاوه شارژ بواسطه منبع نوري در مدت زمان¬هاي متفاوت و دشارژ در دانسيته جريان هاي مختلف نيز مورد مطالعه قرارگرفته است.
چكيده انگليسي :
In the first project, the preparation of photo supercapacitor with chargeability is reported. Nanoparticles of bismuth vanadate and vanadium oxide, which are used in the preparation of electrodes, were simultaneously deposited on the surface of titanium dioxide nanotubes by electrodeposition method. The effect of coating time on photoelectrochemical properties and morphology was investigated. New electrodes show a considerable specific capacitance of 288 mF/cm2, which is 15 times higher than that of the bare TiNT electrode under light irradiation. Moreover, the electrodes show outstanding energy storage performance with 99.7% capacitance retention during 4000 charge-discharge cycles, which indicates their promising potential applications in the areas of energy storage and conversion. The specific capacitance of the best BVO-V2O5@TiNT sample increases by 65% (at 0.12 mA/cm2) upon light illumination in comparison with the corresponding value in the dark (at 0.12 mA/cm2). The photocharging and galvanostatic discharging of the device have also been studied. The maximum photocharged areal capacitance value was found to be 290 mF/cm2 at a current density of 0.016 mA/cm2. In summary, a facile method for the synthesis of cheap, photo-rechargeable supercapacitors and the development of a photo-supercapacitor, which integrates photoelectric conversion and energy storage in a single, fast charging, and self-powering device is reported.
In the second project, the electrochemical method was used for the synthesis of manganese sulfide on nanoparticles of bismuth vanadate and vanadium oxide. In order to optimize the thickness of coating; deposition was done in different number of cycles. These composites were used as electrode active materials in supercapacitor configuration. The morphology and structure of the materials were investigated using X-ray diffraction analysis, scanning electron microscope, X-ray photoelectron spectroscopy and Raman spectroscopy. Analysis confirm the successful synthesis of flower-shaped manganese sulfide nanoparticles on bismuth vanadate and vanadium oxide nanoparticles. The supercapacitor behavior of the materials was also investigated by cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge and electrochemical impedance spectroscopy methods in 2 M potassium chloride electrolyte. As a result of the studies carried out in the measurement of three electrodes, the optimal sample showed a specific capacity of over 185 mF/cm2, which is ten times higher than the bare bismuth vanadate electrode. Also, this device has a very high cyclic stability of 99.5% after 3000 charge and discharge cycles. In addition, charging by a light source in different periods of time and discharging in different current densities have also been studied.
