Yüksek ve kararlı elektrokimyasal enerji depolaması için Co@WO3/Ni kompozit elektrodunun fabrikasyonu

Abstract

Bu çalışma, galvanostatik elektrokimyasal biriktirme ve ardından bir tavlama prosedürü ile üretilen Co@WO3/Ni kompozit elektrotun elektrik enerjisi depolama testleri hakkında yeni sonuçlar sunmaktadır. Çalışma ayrıca, elektrotun yük biriktirme yeteneklerini oldukça etkileyen Ni köpüğün temizlenmesi için yeni bir prosedür de önermektedir. Üretilen elektrotun morfolojik ve yapısal özellikleri sırasıyla taramalı elektron mikroskobu ve X-ışını kırınımı ile karakterize edilmiştir. Elektrotun süper kapasitif davranışını belirlemek için, sulu bir çözeltide elektrokimyasal ölçümler yapıldı ve elde sonuçlara göre, saf WO3/Ni'ye ait aynı 10 mV s-1 tarama hızında 492,8 F g-1'lik bir spesifik kapasitansa kıyasla, Co@WO3/Ni kompozit elektrotunun spesifik kapasitansı 977,4 F g-1 değerine artarak önemli bir gelişme gösterdiği. Ayrıca, 7000 şarz-deşarz döngüsünden sonra, WO3/Ni elektrodunun kendi ilk kapasitans değerinin %42,5’ini koruduğu göz önünde bulundurularak, Co@WO3/Ni elektrotu ise %83,7’sini koruması nedeniyle neredeyse iki kat daha fazla bir kararlılık gösterdiği söylenebilir. Saf WO3/Ni ve Co@WO3/Ni elektrotlarının enerji yoğunlukları sırasıyla 64,27 Wh kg-1 ve 64,44 Wh kg-1 olarak hesaplanmıştır ve bu enerji yoğunluklarına karşılık gelen güç yoğunlukları 3761,49 W kg-1 ve 3303,90 W kg-1 olarak bulunmuştur. Sonuçlara göre, saf WO3/Ni yapısına Co ilavesi, üretilen elektrodun elektrokimyasal ve süper kapasitör özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdiği için enerji depolama cihazlarında kullanılabilir olmasına olanak sağlamaktadır.

This study presents novel results about electrical energy storage facilities of Co@WO3/Ni composite electrode fabricated by galvanostatic electrochemical deposition and followed by an annealing procedure. The study also reports e new procedure for the cleaning of Ni foam, which highly affects the charge accumulation capabilities of the electrode. Morphological and structural propjerties of the produced electrode were characterised by scanning electron microscopy and X-ray diffraction, respectively. To identify the super capacitive behaviour of the electrode, electrochemical measurements were performed in an aqueous solution, and it is apparently seen from the results that Co@WO3/Ni electrode shows a sharp improvement with a specific capacitance of 977.4 F g-1 at 10 mV s-1 compared to a specific capacitance of 492.8 F g-1 at the same scan rate belonging to the pure WO3/Ni. Moreover, the Co@WO3/Ni electrode also shows good cyclic stability, %83.7 of its initial specific capacitance after 7000 cycles which is almost two-folded higher than that of the pure WO3/Ni (%42.5). Energy densities of the pure WO3/Ni and the Co@WO3/Ni electrodes are respectively calculated as 64.27 Wh kg-1 and 64.44 Wh kg-1, and likewise, power densities are 3761.49 W kg-1 and 3303.90 W kg-1. According to the results, Co supplementation significantly improves the electrochemical and supercapacitor properties of the pure WO3/Ni electrode, which enables to use them in energy storage devices.