19468

16837

كارشناسي ارشد

شيمي فيزيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

دوازده، 53ص. : مصور، جدول، نمودار

1403/03/08

كتابنامه

شيمي

شيمي

1403/03/12

23040248

در اين پايان نامه به منظور تهيه ابرخازن هاي انعطاف پذير با استفاده از روش هيدروترمال پوششي از MnO2 و MnO2 دوپ شده با كادميوم بر روي سطح پارچه كربني ايجاد شد. يكي از معايب MnO2 به عنوان ماده فعال ابرخازني، ظرفيت كم و هدايت نسبتاً پايين آن است. هدف اين تحقيق بهبود خواص ابرخازني MnO2 با استفاده از دوپ كردن كادميوم در آن مي‌باشد. بعد از تهيه الكترودها مورفولوژي، ساختار كريستالي، عناصر تشكيل دهنده و حالت هاي اكسيدي آن ها با استفاده از تكنيك هاي SEM-EDX، EDX-Mapping، XRD و XPS مطالعه شد. همچنين براي مطالعه رفتار الكتروشيميايي الكترودهاي تهيه شده از تكنيك هاي ولتامتري چرخه اي و شارژ/ دشارژ گالوانواستاتيك استفاده شد. نتايج مطالعات الكتروشيميايي نشان دادكه نمونه هاي كادميوم دوپ شده در MnO2 از ظرفيت و عملكرد بهتري نسبت به MnO2 دوپ نشده برخورددار هستند، به گونه اي كه ظرفيت الكترود Cd3-MnO2//CC در سرعت روبش پتانسيل 90 ميلي ولت بر ثانيه برابر با 72/439 ميلي فاراد بر سانتي متر مربع بود كه حدودا دو برابر ظرفيت الكترود MnO2@CC مي باشد. به منظور مطالعه عملي الكترودهاي حاصل، يك دستگاه ابرخازن متقارن انعطاف پذير با استفاده از بهترين الكترود Cd3-MnO2//Cd3-MnO2 ساخته¬ شد و نتايج مطالعات الكتروشيميايي نشان داد كه ابرخازن متقارن داراي ظرفيت ويژه 17/181 ميلي فاراد بر سانتي متر مربع و چگالي انرژي 72/72 ميلي وات ساعت بر سانتي متر مربع و چگالي توان 33/1133 ميلي وات بر سانتي متر مربع مي باشد. همچنين ابرخازن حاصل از انعطاف پذيري خوبي برخورددار است و با خم كردن آن در زواياي مختلف، افت چنداني در ظرفيت ابرخازن مشاهده نشد. تست هاي پايداري چرخه اي ابرخازن حاصل نشان داد كه اين دستگاه قادر است 94 درصد از ظرفيت اوليه خود را پس از 5000 بار شارژ/ دشارژ حفظ كند.

In this thesis, in order to prepare flexible supercapacitors, MnO2 and cadmium doped-MnO2 films was created on the surface of carbon cloth using the hydrothermal method. One of the disadvantages of MnO2 as a supercapacitor active material is its low capacity and relatively low conductivity. The purpose of this research is to improve the supercapacitor properties of MnO2 via cadmium-doping. After preparing the electrodes, their morphology, crystal structure, constituent elements and their oxide states were studied using SEM-EDX, EDX-Mapping, XRD and XPS techniques. Cyclic voltammetry and galvanostatic charge/discharge techniques were also used to study the electrochemical behavior of the prepared electrodes. The results of electrochemical studies showed that cadmium doped-MnO2 samples have a better capacity and performance than non-doped MnO2, so that the capacity of the Cd3-MnO2//CC electrode was 439.72 mF/cm2 at the scan rate of 90 mV/s, which is about twice the capacity of the MnO2@CC electrode. In order to investigate the applicability of the resulting electrodes, a flexible symmetric supercapacitor device was made using the best Cd3-MnO2//Cd3-MnO2 electrode. The electrochemical results showed that the symmetric supercapacitor has a specific capacity of 181.17 millifarads per square centimeter and an energy density of 72.72 milliwatt hours per square centimeter and a power density of 1133.33 milliwatts per square centimeter. In order to use the resulting electrodes in practice, a flexible symmetric supercapacitor device was made using the best Cd3-MnO2//Cd3-MnO2 electrode, and the results of electrochemical studies showed that the symmetric supercapacitor has a specific capacity of 181.17 mF/cm2 and the energy density is 72.72 mWh/cm2 and the power density is 1133.33 mW/cm2. Also, the resulting supercapacitor has good flexibility and by bending it at different angles, there was no significant reduction in the capacity of the supercapacitor. Cyclic stability tests of the resulting supercapacitor showed that this device is able to maintain 94% of its initial capacity after 5000 charge/discharge times.

محمدمحسن مومني هامانه

مسعود عطاپور

حسين فرخ پور , اسماعيل حيدري