DEVELOPMENT OF ULTRACAPACITOR BASED ON SEMICONDUCTOR-PEROVSKITE CORE-SHELL ELECTRODES

DEVELOPMENT OF ULTRACAPACITOR BASED ON SEMICONDUCTOR-PEROVSKITE CORE-SHELL ELECTRODES. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Luqman_Oloore_PhD_Dissertation.pdf
Restricted to Repository staff only until 25 March 2022.

Download (9MB)

Arabic Abstract

تم لفت الانتباه البحثي الكبير إلى تطوير أجهزة تخزين طاقة جديدة وعالية الأداء وصديقة للبيئة ومستدامة مع تصميم نانوي وأساليب هجينة ، بسبب معدل استنفاد الوقود الأحفوري ومساهمته في التدهور البيئي. تعتبر المكثفات الفائقة أجهزة تخزين طاقة ممتازة ، ويمكن اعتبارها بديلاً أو مكملاً للبطاريات القابلة لإعادة الشحن في التطبيقات التي تتطلب توصيل طاقة عالية أو حصاد سريع للطاقة ، نظرًا لكثافة طاقتها العالية النموذجية وعمرها الدوري الطويل وأمانها العالي. إن سعات تخزين الطاقة للمكثفات الفائقة أعلى بعدة مرات من تلك الموجودة في المكثفات العازلة التقليدية ، ولكنها أقل بكثير من تلك الموجودة في البطاريات الثانوية. الهاليد البيروفسكايت الهجين ، التي تظهر خصائص تحويل طاقة استثنائية ومواد الخلايا الشمسية التي تعتبر تقليديًا ، قد تم تطبيقها مؤخرًا في أنظمة تخزين الطاقة مثل بطاريات الليثيوم أيون والأقطاب الكهربائية ذات المكثفات الفائقة. تُظهر مواد هاليد بيروفسكايت خواصًا إلكترونية وأيونية غير عادية. تستكشف هذه الرسالة خصائص التوصيل المزدوج وقدرة تخزين الشحنة في البيروفسكايت ، إلى جانب خصائص تخزين الطاقة الكهروكيميائية لأكسيد فلز انتقالي أو مادة نانوية أخرى ، لتصنيع أغشية مركَّبة أساسها البيروفسكايت كأقطاب كهربائية فائقة التكثيف. تُظهر الأقطاب الكهربائية المركبة المختلفة القائمة على البيروفسكايت الهاليد المعدني العضوي أو غير العضوي المثبت بأكاسيد النيكل أو النانو الكربونية أو النقاط الكمومية للكادميوم أداءً كهروكيميائيًا مرتفعًا نسبيًا بما في ذلك السعات المحددة والنوافذ المحتملة وكثافة الطاقة وإمكانيات المعدل وعمر ركوب الدراجات. يتم فحص الآليات الأساسية والعمليات الكهروكيميائية ، مثل الطبقة المزدوجة الكهربائية ، والمكثف الكاذب والسلوك الشبيه بالبطارية المحدود الانتشار ، والذي يحدث عند تخزين الشحنة بواسطة الأقطاب الكهربائية المركبة القائمة على البيروفسكايت. يتم تحديد المساهمة من الآليات المختلفة ومتميزة للتصاميم المختلفة

English Abstract

Considerable research attention has been drawn to development of novel, high-performance, environmental friendly and sustainable energy storage devices with nanoscale design and hybrid approaches, due to the rate at which fossil fuels deplete and its contribution to environmental deterioration. Ultracapacitors are regarded as excellent energy storage devices, and can be considered as an alternative or complement to rechargeable batteries in applications that require high power delivery or fast energy harvesting, because of their typical high power density, long cyclic life and high safety. The energy storage capacities of ultracapacitors are several orders of magnitude higher than those of conventional dielectric capacitors, but are much less than those of secondary batteries. Hybrid halide perovskites, which exhibit exceptional energy conversion properties and traditionally considered solar cell materials, have recently been applied in energy storage systems such as lithium-ion batteries and supercapacitors electrodes. Halide perovskites materials exhibit extraordinary electronic and ionic properties. This thesis explores the dual conduction properties and charge storage capability of perovskite, coupled with electrochemical energy storage properties of a transition metal oxide or other nanoscale material, to fabricate perovskite-based composite films as ultracapacitor electrodes. Different composite electrodes based on organometallic or inorganic halide perovskites anchored with of nickel oxides, carbon nanodots or cadmium quantum dots exhibit relatively high electrochemical performance including specific capacitances, potential windows, energy densities, rate capabilities and cycling life. The underlying mechanisms and the electrochemical processes, such as electric double layer, pseudocapacitor and diffusion-limited battery-like behavior, occurring upon charge storage by the perovskite-based composite electrodes are investigated. Contribution from different mechanisms is quantified and distinguished for various designs.

Item Type: Thesis (PhD)
Subjects: Physics
Department: College Of Sciences > Physics Dept
Committee Advisor: Gondal, M. A.
Committee Members: Bahlouli, Hocine and Naqvi, A.A. and Yamani, Zain Hassan and Rao, Saleem Ghaffar
Depositing User: LUQMAN OLOORE (g201307650)
Date Deposited: 30 Mar 2021 04:51
Last Modified: 30 Mar 2021 04:51
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141844