FABRICATION AND PERFORMANCE EVALUATION OF NOVEL ALL-SOLID-STATE PEROVSKITE ELECTROCHEMICAL CELLS FOR INTEGRATED ENERGY HARVESTING AND ENERGY STORAGE DEVICES

FABRICATION AND PERFORMANCE EVALUATION OF NOVEL ALL-SOLID-STATE PEROVSKITE ELECTROCHEMICAL CELLS FOR INTEGRATED ENERGY HARVESTING AND ENERGY STORAGE DEVICES. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
IDRIS PHD THESIS DRAFT FORMAT (Final) E-print.pdf
Restricted to Repository staff only until 16 January 2022.

Download (14MB)

Arabic Abstract

توفر مصادر الطاقة المتجددة بوفرة وعدم نضوبها إمكانية الاقتصاد الخالي من الكربون والحفاظ على البيئة والحفاظ عليها ونوعية حياة صحية. نظرًا لحقيقة أن معظم مصادر الطاقة المتجددة تولد الطاقة بشكل غير مستمر ، فهناك حاجة وثيقة الصلة لتخزين الطاقة المولدة بطرق مستدامة وفعالة من حيث التكلفة تجعل الطاقة المخزنة متاحة بسهولة عند الحاجة. يعتبر تخزين الطاقة المتجددة المحصودة في صميم أبحاث الطاقة العلمية الحديثة. سهولة التصنيع والتكلفة المنخفضة وخصائص النقل الأيوني الممتازة للهاليدات العضوية المعدنية بيروفسكايت تجعلها مرشحة مناسبة لأجهزة تجميع الطاقة والتخزين المتكاملة. يشير هذا العمل إلى تصنيع الأداء الفائق والمكثفات الكهروكيميائية الفائقة القوية من البيروفسكايت ذات الحالة الصلبة والمناسبة لتخزين الطاقة على الشبكة وخارج الشبكة ، وتحقيق مصدر طاقة ذاتي الشحن ، وتحسين كفاءة الطاقة والاستفادة منها كمصدر للطاقة للكهرباء والهجين السيارات والتكامل في الأجهزة الذكية وإنترنت الأشياء (IoTs) والاستخدام في العمليات الحرجة. تم تمييز المحلول الكهربائي الهلامي المركب بواسطة مطيافية فورييه عبر الأشعة تحت الحمراء (FTIR) ، ومقاييس جهد الاجتياح الخطي (LSV) ومطياف المعاوقة الكهروكيميائية (EIS). تميز القطب الكهروضوئي البيروفسكايت بمسح المجهر الإلكتروني (SEM) والتحليل الطيفي للإلكترون بالأشعة السينية (XPS). تميز أداء تخزين الطاقة الكهروكيميائية والكهروكيميائية الضوئية للمكثف الفائق للصور البيروفسكايت بمقاييس الجهد الدوري (CV) و EIS. كانت هناك تحسينات كبيرة في السعات وكثافة الطاقة وكثافة الطاقة للأجهزة تحت الإضاءة. تم تحسين مقاومة السلسلة المكافئة (ESRs) تحت الإضاءة بالتساوي. أظهرت جميع الأجهزة ثباتًا عاليًا جدًا في التفريغ الدوري للشحن حتى 10000 دورة CV. الكلمات الدالة: الطاقة المتجددة ، البيروفسكايت ، المكثفات الفائقة ، المكثفات الفائقة للصور ، الاستقرار

English Abstract

Renewable energy sources with their abundance availability and non-depletion offer potential for carbon-free economy, conserved and preserved environment and healthier quality of life. Owing to the fact that most renewable energy sources generate energy non-continuously, there arises pertinent need to store the energy generated in sustainable and cost-effective ways that make stored energy readily available when needed. The storage of harvested renewable energy is at the core of modern scientific energy researches. The ease of fabrication, low cost and excellent ionic transport properties of organometallic halides perovskite make them suitable candidates for integrated energy harvesting and storage devices. This work reports the fabrication of superior performance and robust all solid-state perovskite electrochemical supercapacitors that are suitable for on-grid and off-grid energy storage, achieve self-charging power source, optimize energy efficiency and utilization as power source for electric and hybrid cars, integration into smart devices, internet of things (IoTs) and usage in critical operations. The synthesized gel electrolyte was characterized by fourier-transfrom infrared spectroscopy (FTIR), linear sweep voltammetry (LSV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The perovskite photoactive electrode was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The electrochemical and photo-electrochemical energy storage performance of the perovskite photo-supercapacitor were characterized by cyclic voltammetry (CV) and EIS. There were significant improvements in the capacitances, energy densities and power densities of the devices under illumination. The equivalent series resistances (ESRs) under illumination equally improved. All devices exhibited very high cyclic charge-discharge stability at up to 10,000 CV cycles. Keywords (English): Renewable, Energy, Perovskite, Supercapacitors, Photo-supercapacitors, Stability

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Chemistry
Physics
Department: College Of Sciences > Physics Dept
Committee Advisor: Gondal, M. A.
Committee Members: Yamani, Zain Hassan and Mekki, A. and Naqvi, A.A. and Mazen, Khaled
Depositing User: IDRIS POPOOLA (g201409260)
Date Deposited: 18 Jan 2021 05:55
Last Modified: 18 Jan 2021 05:55
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141818