Fabrication of High-Performance Perovskite Oxide Based Hybrid Supercapacitors for energy storage applications. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF Final thesis MSc.pdf Restricted to Repository staff only until 29 December 2025. Download (4MB)

Arabic Abstract

أدت الحاجة المتزايدة لحلول تخزين الطاقة سريعة الشحن وعالية السعة إلى تطوير مواد جديدة في أبحاث المكثفات الفائقة. تصنيع وتوصيف أطروحة الماجستير هذه لمواد القطب الكهربائي المعتمدة على أكسيد البيروفسكايت للمكثفات الفائقة الهجينة عالية الأداء. قمنا هنا بتصنيع أربع مواد إلكترودات جديدة من Mn-Ru، LaNiO₃، وLa2MnFeO₆، وLa2MnCoO₆، ومركب نانوي La2MnFeO₆/TiC-MXene باستخدام تقنيات تصنيع المواد المتقدمة. تم بعد ذلك تحليل المواد النانوية المُصنَّعة باستخدام تقنيات التوصيف المتقدمة مثل حيود الأشعة السينية (XRD)، التحليل الطيفي للأشعة السينية الضوئية (XPS)، المجهر الإلكتروني لمسح الانبعاثات الميدانية (FESEM)، التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR)، وقياس الوزن الحراري الحراري. تحليل (TGA) لتوضيح خصائصها الهيكلية والكيميائية والإلكترونية والمورفولوجية والحرارية. تم اختبار أدائها الكهروكيميائي من خلال قياس الجهد الدوري (CV)، وتفريغ الشحنة الجلفانية (GCD)، ومطياف المعاوقة الكهروكيميائية (EIS) لتقييم مدى ملاءمتها للمكثفات الفائقة الهجينة. تكشف النتائج عن نشاط الأكسدة والاختزال الملحوظ، والسعة المحددة الكبيرة، بالإضافة إلى تحسين الطاقة وكثافة الطاقة، خاصة في مركب La2MnFeO₆/TiC-MXene النانوي بسبب التأثيرات التآزرية والبنية الإلكترونية الملائمة. توفر المناقشات التفصيلية رؤى حول العلاقة بين المواد والخصائص الهيكلية والأداء الكهروكيميائي، مما يساهم في تصميم أجهزة تخزين الطاقة ذات الأداء العالي.

English Abstract

The growing need for fast-charge, high-capacity energy storage solutions has led to the development of new materials in supercapacitor research. This MS thesis focused on fabrication and characterization of Perovskite oxide-based electrode materials for high-performance hybrid supercapacitors. Herein we synthesized four novel electrode materials Mn-Ru co-doped LaNiO₃, La2MnFeO₆, La2MnCoO₆, and La2MnFeO₆/TiC-MXene nanocomposite using advanced material synthesis techniques. The synthesized nanomaterials were then analyzed by using advanced characterization techniques i.e. XRD, XPS, SEM, FTIR, and TGA) to elucidate their structural, chemical & electronic, morphological, and thermal properties. Their electrochemical performances were tested through cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge-discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) to evaluate their suitability for hybrid supercapacitors. The findings reveal remarkable redox activity, significant specific capacitance, as well as improved energy and power density, particularly in La2MnFeO₆/TiC-MXene nanocomposite due to the synergistic effects and favorable electronic structure. Detailed discussions provide insights into the correlation of materials, structural properties, and electrochemical performance, which contributes to designing higher-performing energy storage devices.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Physics
Department:	College of Engineering and Physics > Physics
Committee Advisor:	Gondal, M. A.
Committee Members:	Yamani, Zain Hassan and Rao, Saleem Ghaffar
Depositing User:	AHMAR ALI (g202208120)
Date Deposited:	31 Dec 2024 05:57
Last Modified:	31 Dec 2024 05:57
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/143195