Sari, NurliaPramita (2017) Three-Dimensional Electrode Self-Assembly Of Electrochemical Exfoliated Graphene for High-Performance Flexible Supercapacitor. Magister thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Dalam penelitian ini, kami melaporkan supercapacitor yang fleksibel termasuk perakitan mandiri macropority unik dari graphene sebagai elektroda. Graphene SuperCapacitor yang dibuat oleh elektroda graphene tiga dimensi disiapkan oleh graphene terkelupas elektrokimia (EC-Graphene) yang diikuti oleh proses beku-kering dan anil. Di sini kita mempelajari efek elektroda terstruktur makropori pada kinerja kapasitor dengan mengubah konsentrasi graphene. Selain itu, perangkat supercapacitor yang fleksibel yang dibuat oleh elektroda unik tersebut ditunjukkan dengan menggunakan Gel Electrolyte (1M H2SO4 / PVA). Kami menemukan ukuran pori elektroda graphene 3D yang berkorelasi dengan konsentrasi solusi suspensi graphene awal, di mana ukuran pori 4,88μm, 1,19μm, 1,02μm, 0,39μm sesuai dengan 10 mg / ml, 15 mg / ml, 20 mg / ml, dan 25 mg / ml, masing-masing. Hasil menunjukkan bahwa elektroda graphene menunjukkan kapasitansi spesifik tinggi yang unggul 45,40 f / g dalam elektrolit cair (6m koh) dan 23,89 f / g dalam gel elektrolit (1m H2SO4 / PVA) dengan konsentrasi graphene rendah (10mg / ml), yang lebih tinggi. Dari itu (31,85 f / g dalam elektrolit cair dan 10,43 f / g dalam gel elektrolit) sampel yang disiapkan pada konsentrasi tinggi (25 mg / ml). Perangkat menunjukkan kinerja tingkat yang sangat baik dan stabilitas bersepeda. Ini jelas terlihat elektroda berukuran pori yang lebih besar, menghasilkan kapasitansi yang lebih tinggi yang disebabkan oleh beberapa-berlapis-lapis graphene yang ditumpuk menciptakan area permukaan yang lebih mudah diakses dan proses kinetik difusi ion yang lebih baik. Selain itu, dapat dilihat bahwa metode pencelupan dapat digunakan untuk mendapatkan kinerja lebih tinggi dari supercapacitor fleksibel. Kapasitansi spesifik dari EC-Graphene tanpa DIP adalah 17,23 f / g (27,91% lebih rendah dari metode pencelupan). Ini dapat disebabkan oleh difusi ion yang lebih efisien dalam mencelupkan sampel menjadi elektrolit PVA-H2SO4 encer karena lebih banyak waktu elektrolit terbenam ke dalam elektroda. Selain itu, ditemukan bahwa EC-Graphene menunjukkan kinerja yang lebih tinggi daripada konvensional yang digunakan pengurangan graphene oxide (RGGE) (43,45 f / g dalam elektrolit 6M KOH), yang dikaitkan dengan konduktivitas listriknya yang buruk (resistensi lembaran RGO 7.07x10-3 Ω / sq sementara EC-Graphene 6.60 x 10-3 Ω / sq) dan kelompok fungsional oksigen yang lebih rendah. Supercapacitor yang fleksibel, menunjukkan stabilitas kerja yang unggul selama pengujian lentur, di mana 94% kapasitansi dilestarikan untuk sudut lentur hingga 180O dan 90% setelah siklus lentur 50 kali. Pekerjaan ini memperkenalkan konsep baru yang fleksibel, ramah lingkungan, produksi skala besar, dan supercapacitor berbasis graphene berkinerja tinggi yang dapat memiliki cara untuk aplikasi praktis di perangkat energi
English Abstract
In this study, we report a flexible supercapacitor including a unique macroporosity self-assembly of graphene as electrode. graphene supercapacitor made by three-dimensional graphene electrodes were prepared by electrochemical exfoliated graphene (EC-graphene) follow by freeze-dried and annealed process. Here we study effects of macroporous structured electrodes on capacitor performance by altering graphene concentration. Moreover, flexible supercapacitor devices made by such unique electrodes were demonstrated by using gel electrolyte (1M H2SO4 /PVA). We found out pore size of 3D graphene electrodes correlated to solution concentration of initial graphene suspension, where pore size were 4.88μm, 1.19μm, 1.02μm, 0.39μm corresponding to 10 mg/mL, 15 mg/mL, 20 mg/mL, and 25 mg/mL, respectively. result shows that graphene electrode exhibit superior high specific capacitance of 45.40 F/g in liquid electrolyte (6M KOH) and 23.89 F/g in gel electrolyte (1M H2SO4/PVA) at low concentration of graphene (10mg/mL), which was higher than that (31.85 F/g in liquid electrolyte and 10.43 F/g in gel electrolyte) of samples prepared at high concentration (25 mg/mL). device shows excellent rate performance and cycling stability. It was clearly seen larger pore sized electrodes, result in higher capacitance which was due to few-layered stacked graphene creating more accessible surface area and better kinetic process of ion diffusion. In addition, it can be seen that dipping method can be used to gain higher performance of flexible supercapacitor. specific capacitance of EC-graphene without dip is 17.23 F/g (27.91% lower than dipping method). This can be caused by higher efficient ion diffusion in sample dips into dilute PVA- H2SO4 electrolyte due to more time electrolyte immersed into electrode. Moreover, it was found out that EC-graphene shows higher performance than conventional used reduced graphene oxide (rGO) (43.45 F/g in 6M KOH electrolyte), which was attributed to its poor electrical conductivity (sheet resistance of rGO 7.07x10-3 Ω/sq while EC-Graphene 6.60 x10-3 Ω/sq) and lower oxygen functional groups. flexible supercapacitor, exhibit superior working stability during bending testing, where 94% of capacitance was preserved for bending angle up to 180o and 90% after 50 times bending cycles. This work introduces a new concept of flexible, environment friendly, large scale production, and high performance graphene-based supercapacitors that could have a way for practical applications in energy devices
| Item Type: | Thesis (Magister) |
|---|---|
| Identification Number: | TES/660.297 24/SAR/t/2016/041611610 |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 660 Chemical engineering and related technologies > 660.2 General topics in chemical engineering |
| Divisions: | S2/S3 > Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Budi Wahyono Wahyono |
| Date Deposited: | 04 Jan 2017 11:23 |
| Last Modified: | 04 Jan 2017 11:23 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/160093 |
Actions (login required)
 |
View Item |