-
شماره ركورد
31240
-
پديد آورنده
عرفان كمالي
-
عنوان
بررسي تاثير مكسن بر خواص الكتروشيميايي سولفيد كبالت به منظور كاربرد در ابرخازن ها
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي-گرايش شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
-
سال تحصيل
1400
-
تاريخ دفاع
1403/06/27
-
استاد راهنما
مسعود هاشمي نياسري
-
استاد مشاور
سيد مرتضي مسعودپناه
-
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
-
چكيده
با توجه به رشد روزافزون انرژي هاي تجديد پذير، ابرخازن ها به عنوان ابزار كليدي براي مديريت نوسانات انرژي و بهبود بهره وري سيستم هاي انرژي پايدار محسوب مي شوند. در اين پژوهش، كامپوزيت سولفيد كبالت (Co3S4)/ مكسن (Ti3C2) با روش هيدرو-سالووترمال درجا توليد شده و عملكرد الكتروشيميايي آن ها به عنوان ماده الكترودي ابرخازن ها مورد بررسي قرار گرفت. براي سنتز كامپوزيت سولفيد كبالت (Co3S4)/ مكسن (Ti3C2)، از پيش ماده هاي تيواستاميد، آمونيوم هيدرواكسيد، كبالت كلريد و پودر مكسن استفاده شد. مشخصه يابي پودرهاي سنتز شده، با آناليزهاي پراش پرتو ايكس ، ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (به همراه آناليز طيف سنجي پراش انرژي و تصويربرداري عنصري) و آناليز تعيين سطح ويژه انجام شد. نتايج اين آناليزها، با تغيير مقادير مكسن، تشكيل كامپوزيت¬هاي سولفيد كبالت و مكسن با مورفولوژي هاي مختلف را نشان داد. بررسي عملكرد الكتروشيميايي پودرهاي سنتز شده با تست هاي ولتامتري چرخه اي ، گالوانواستاتيك شارژ-دشارژ ، امپدانس الكتروشيمايي انجام شد. بر اساس نتايج تست ولتامتري چرخه اي حضور پيك هاي اكسيداسيون و احيا در نمودار ولتامتري چرخه اي، نشان دهنده اين است كه قابليت ذخيره انرژي براي ماده وجود دارد؛ كه اين پيك ها در همه ي نمونه ها مشاهده شد. پس از بررسي ريزساختارهاي حاصل، خواص الكتروشيميايي پودرهاي سنتز شده بررسي شد كه مي توان به افزايش ظرفيت از نمونه كامپوزيتي %20 مكسن/سولفيد كبالت تا 25% و سپس كاهش ظرفيت از 25% تا 35% اشاره كرد و همچنين كامپوزيت %25 مكسن/سولفيد كبالت داراي بيشترين مقدار مساحت سطح ويژه (m2/g 09/39) و كامپوزيت %35 مكسن/سولفيد كبالت داراي كمترين مقدار مساحت سطح ويژه (m2/g 35/14) است. براساس نتايج تست گالوانواستاتيك شارژ-دشارژ، بهترين ظرفيت ويژه در دانسيته جريان A/g 1 براي نمونه ي كامپوزيتي %25 مكسن/سولفيد كبالت، F/g 3550 اندازه گيري شد و براساس نتايج تست ولتامتري چرخه اي، بهترين ظرفيت ويژه در نرخ اسكن mV/s 1 نيز براي نمونه ي كامپوزيتي %25 مكسن/سولفيد كبالت، F/g 58/1862 بدست آمد. نتايج امپدانس الكتروشيميايي براي بهترين نمونه از نظر ظرفيت ويژه نيز اندازه گيري شد كه طبق اين تست، پارامترهاي Rs (مقاومت محلولي)، Rct (مقاومت در برابر مبادله الكتروني) و Wo (ضريب واربرگ و مقاومت نفوذي) به ترتيب Ω 88/5، Ω 41/3 و Ω 27/2 اندازه گيري شد، كه نشان از هدايت خوب ماده سنتز شده دارد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/07/08
-
عنوان به انگليسي
Investigating the Effect of MXene on Electrochemical Properties of Cobalt Sulfide for Supercapacitor Applications
-
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عرفان كمالي
-
چكيده به لاتين
In this research, the cobalt sulfide (Co3S4)/MXene (Ti3C2) composite was synthesized using the in-situ hydrothermal method, and its electrochemical performance as an electrode material for supercapacitors was investigated. To fabricate the cobalt sulfide (Co3S4)/MXene (Ti3C2) composite, thiourea, ammonium hydroxide, cobalt chloride, and MXene powder were used as precursors. The hydrothermal method is a simple, adaptable, and cost-effective process in terms of time and energy. The synthesized powders were characterized using X-Ray Diffraction (XRD), Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) along with EDS analysis and Mapping, and Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area analysis. The results of these analyses showed the formation of various cobalt sulfide and MXene composites with different morphologies by changing the MXene content. The electrochemical performance of the synthesized powders was evaluated using Cyclic Voltammetry (CV), Galvanostatic Charge-Discharge (GCD) and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) tests. The CV results showed the presence of redox peaks, indicating the energy storage capability of the material in all the samples. After investigating the resulting microstructures, the electrochemical properties of the fabricated powders were evaluated. An increase in the capacity from the EMC 20% sample to the EMC 25% sample and then a decrease in the capacity from EMC 25% to EMC 35% were observed. The EMC 25% composite had the highest specific surface area (39.09 m²/g), while the EMC 35% composite had the lowest specific surface area (14.35 m²/g). According to the GCD test results, the best specific capacitance at a current density of 1 A/g was measured as 3550 F/g for the EMC 25% composite sample. Based on the CV test results, the best specific capacitance at a scan rate of 1 mV/s was also obtained for the EMC 25% composite sample, which was 1862.58 F/g. The electrochemical impedance parameters, including the solution resistance (Rs), charge transfer resistance (Rct) and Warburg coefficient (Wo), were measured as 5.88 Ω, 3.41 Ω and 2.27 Ω, respectively, for the best sample in terms of specific capacitance, indicating good conductivity of the fabricated material.
-
كليدواژه هاي فارسي
ابرخازن , نانو ذرات , كامپوزيت سولفيد كبالت (Co3S4)/ مكسن (Ti3C2) , سنتز هيدرو-سالووترمال درجا , خواص الكتروشيميايي
-
كليدواژه هاي لاتين
Supercapacitor , Nanoparticles , Cobalt Sulfide (Co3S4)/MXene (Ti3C2) Composite , In-Situ Hydro-Solvothermal Synthesis , Electrochemical Properties
-
Author
Erfan Kamali
-
SuperVisor
Masoud Hashemi Niasari
-
لينک به اين مدرک :