OPTIMIZING THE PERFORMANCE OF POLYANILINE BASED SUPERCAPACITOR FOR ENERGY STORAGE APPLICATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Thesis Report V6.pdf Restricted to Repository staff only until 3 June 2025. Download (2MB)

Arabic Abstract

تمت دراسة تحسين المكثفات الفائقة القائمة على البولي انيلين لتعزيز فعاليتها الكهروكيميائية من حيث كثافة الطاقة. أولاً، تمت دراسة تأثير مسامية الشبكة الفولاذية المنسوجة كمجمع تيار على قابلية تشغيل المكثفات الفائقة المتماثلة. اعتمدت هذه الدراسة على البلمرة الكهربية للبولي انيلين على أربعة أحجام مختلفة المسام من الشبكات الفولاذية (20 مسام في البوصة، 50 مسام في البوصة، 100 مسام في البوصة، 200 مسام في البوصة) من خلال تحسين معاملات الترسيب. تم تشخيص أغشية البولي انيلين التي تم ترسيبها بنجاح بواسطة SEM، TEM، XRD .FTIR تم اختبار المكثفات الفائقة المتناظرة المصنعة من هذه الأقطاب الكهربائية كهروكيميائيًا باستخدام CV و GCD و EIS. على وجه الخصوص، أظهر حجم الشبكة 20، الذي يتميز بأقل عدد من المسام في البوصة، أداءً فائقًا مع سعة مثالية تبلغ 4730 مللي فاراد/سم2، وكثافة طاقة تبلغ 317.8 ميكرووات/سم2 عند كثافة طاقة تبلغ 400 ميكرووات/سم2 عند كثافة تيار تبلغ 1 مللي أمبير/سم2. في الجانب الثاني من هذا البحث تمت دراسة التطعيم المزدوج للبولي انيلين باستخدام اثنين من المنشطات الحمضية المعدنية. يتم تحقيق ذلك باستخدام ثلاثة محاليل مختلفة بأحجام مختلفة من حمض الكبريتيك وحمض الفوسفوريك مع الحفاظ على ثبات تركيز الأنيلين في كل محلول. بمقارنة الأداء الكهروكيميائي لـ PANI المخدر بشكل مضاعف مع PANI المخدر بحمض الكبريتيك، فإن PANI المخدر بشكل مضاعف يعرض أداءً أفضل. يُظهر المكثف الفائق PANI-SA-PA 3:1 المُصنع من PANI المُخدر بشكل مضاعف سعة تبلغ 933.8 مللي فاراد/سم2، وكثافة طاقة تبلغ 69.0 ميكرووات/سم2 عند كثافة طاقة تبلغ 405.2 ميكرووات/سم2 مع الاحتفاظ بالسعة بنسبة 91% بعد 1000 دورة. GCD

English Abstract

Optimization of polyaniline-based supercapacitors to enhance their electrochemical efficacy in terms of energy density has been investigated. First, the effect of porosity of woven steel mesh as current collector on the workability of symmetric supercapacitors was studied. This study was based on electropolymerization of polyaniline on four different pore sizes of steel mesh (20 pores per inch, 50 pores per inch, 100 pores per inch, 200 pores per inch) by optimizing the deposition parameters. The successfully deposited polyaniline films were characterized by SEM, TEM, XRD and FT-IR. Symmetric supercapacitors fabricated from these electrodes were electrochemically tested using CV, GCD and EIS. Notably, 20 mesh size, characterized by the fewest pores per inch, demonstrated superior performance with an optimum capacitance of 4730 mF/cm2, an energy density of 317.8 µWh/cm2 at a power density of 400 µW/cm2 at a current density of 1 mA/cm2. In the second aspect of this research, double doping of polyaniline using two mineral acid dopants was studied. This is achieved by using three different solutions with varying volumes of sulphuric acid and phosphoric acid with their concentrations at constant aniline concentration. Comparing the electrochemical performance of the mixed-doped PANI with sulphuric acid-doped PANI, improved electrochemical performance has been noticed. Supercapacitor PANI-SA-PA 3:1 prepared from the mixed-doped PANI exhibits capacitance of 933.8 mF/cm2, energy density of 69.0 µWh/cm2 at a power density of 405.2 µW/cm2 while retaining capacitance stability of 91% after 1000 GCD cycles.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Chemistry
Department:	College of Chemicals and Materials > Chemistry
Committee Advisor:	AbdulRahman, Al-Betar
Committee Members:	Tahir, Muhammad and Alharbi, Ahmed and Chanbasha, Basheer
Depositing User:	AHMAD DALHATU (g202115390)
Date Deposited:	03 Jun 2024 08:06
Last Modified:	03 Jun 2024 08:06
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142922