ساخت ابرخازنهای مبتنی بر الکترودهای کربن فعال و نانو اکسیدهای مس و مایعات یونی بر پایه ایمیدازولیم و مطالعه رفتار دماهای بالا و پایین
First Statement of Responsibility
/فاطمه جعفری
.PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC
Name of Publisher, Distributor, etc.
: شیمی
Date of Publication, Distribution, etc.
، ۱۳۹۵
Name of Manufacturer
، راشدی
NOTES PERTAINING TO PUBLICATION, DISTRIBUTION, ETC.
Text of Note
چاپی
DISSERTATION (THESIS) NOTE
Dissertation or thesis details and type of degree
کارشناسی ارشد
Discipline of degree
نانوشیمی
Date of degree
۱۳۹۵/۱۰/۱۲
Body granting the degree
تبریز
SUMMARY OR ABSTRACT
Text of Note
در این پژوهش تعدادی ابرخازن مبتنی بر نانو مواد کربن فعال آمیخته با نانولولههای کربنی چند جداره(MWCNT) ، نانو ذرات اکسید مس (I) و اکسید مس (II) به همراه الکترولیت متشکل از چند مایع یونی مختلف بر پایه ایمیدازولیوم ساخته و رفتار الکتروشیمیایی آنها در دماهای مختلف در محدوده۴۰ - الی۷۵ Cبا استفاده از روشهای روش آسایش DC و روش گسست جریان مطالعه شد .اثر عوامل مختلف مانند نانو ذرات و نوع مایعات یونی بر ظرفیت خازنی، محدودهی ولتاژ و دمای عملکردی، مقاومت الکتریکی سری و موازی ابرخازنهای تهیه شده بررسی گردید .ملاحظه شد که از میان مایعات یونی مختلف،۱ -اکتیل۳ - متیل ایمیدازولیوم کلرید ( ) بیشترین میزان ظرفیت خازنی و محدودهی ولتاژ را در محدوده دمایی مورد مطالعه نشان داد بنابراین به عنوان بهترین نمونه ابرخازن ساخته شده، افزودنیهای نانو شامل نانولولههای کربن چند جداره، نانوذره اکسید مس() ، نانوذره اکسید مس () به آن اضافه شد .نتایج به دست آمده نشان داد که ابرخازن حاوی مایع یونی۱ -اکتیل۳ - متیل ایمیدازولیوم کلرید و نانوذره MWCNT+CuOبه ترتیب کمترین مقاومت الکتریکی سری برابر S۰۹/۰ و بیشترین مقاومت الکتریکی موازی برابر ۳۱/۲ Sرا دارا است، در نتیجه دارای بهترین عملکرد خازنی است اما در مورد دامنه ولتاژ، ابرخازن حاوی نانوذرهCu۲O به تنهایی بالاتر از نمونه نانوذرهMWCNT + CuO است و ازآنجا که دانسیته انرژی ابرخازن با ظرفیت خازن بهصورت مستقیم و با ولتاژ بهصورت مجذور متناسب است تاثیر ولتاژ بر روی دانسیته انرژی نسبت به ظرفیت خازن قابل ملاحظه تر است .در نتیجه نانوذره Cu۲O برای افزایش کارایی ابرخازن مناسب تر است ولی مایع یونی بدون افزودنیهای نانو بیشترین میزان دانسیته توان برابر۱۹۸/۶۳ - kW.kgدر دمای۷۵ Cرا در میان ابرخازنهای ساخته شده داراست .مقایسه دیاگرام راگونه ابرخازنهای ساخته شده با سایر قطعات تجاری ذخیرهسازی انرژی نشان میدهد که ابرخازنهای ساخته شده در دماهای بالا رفتاری شبیه ابرخازنهای تجاری و خازنهای یون Li دارند ولی در دماهای پایین رفتاری شبیه باتریها دارند
Text of Note
In this study, some supercapacitors based on active carbon mixed with nanomaterials such as multiwalled carbon nanotubes, copper(I) oxide, copper(II) oxide nanoparticles and some different imidazolium-based ionic liquid electrolytes are built and their electrochemical behavior at different temperatures are studied using DC relaxation and current interruption methods. Effects of various factors, such as type of nano-particles and type of the ionic liquids on the capacitance, voltage range, operating temperature range, and the electrical series/parallel resistance of the supercapacitors, are studied. It is observed that among applied ionic liquids, the 1-octyl-3-methyl imidazolium chloride ( ) electrolyte shows highest capacitance and voltage range in all three studied temperature ranges (ultra-low, room and very high temperatures). So as the optimum supercapacitor fabricated, nano-additives including multi-walled carbon nanotubes, copper(I) oxide copper(II) oxide nanoparticles are added; and it was found that supercapacitors with 1-octyl-3-methyl imidazolium chloride ionic liquid and CuO nanoparticles + MWCNT shows that lowest electrical series resistance of 0.09S and the highest parallel resistance of 2.13S, respectively, resulting in the highest capacity; but the voltage range of Cu2O nanoparticles is above that of CuO nanoparticles + MWCNT samples. According to the fact that energy density of a supercapacitor is directly proportional to the square of the voltage, effect of voltage on the capacitor's energy density is significatly profound than the capacity. So, incorporation Cu2O nanoparticles is more appropriate to achieve enhanced supercapacitor performance. However among the studied supercapacitors, without nano-additives reveals highest power density of 63.98 kW.kg-1 at 75C. Comparing Ragone plot of the fabricated supercapacitors with other energy storage devices shows that these supercapacitors behave like commercial supercapacitors and like Li-ion capacitors at high temperatures but their behaviour tend to be similar of batteries at low temperatures