Süperkapasitör uygulamaları için CuO@WS2/SS elektrotlarının enerji depolama özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bakır oksit (CuO), tungsten sülfür (WS2) ve CuO@WS2 materyalleri paslanmaz çelik alttaşlar (SS) üzerine elektrokimyasal depozisyon yöntemiyle sentezlendi. Elektrotların yapısal karakterizasyonları için X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Raman spektroskopisi çalışmaları yapıldı. Elektrotların elektrokimyasal analizleri ve enerji depolama performans testleri için dönüşümlü voltammetri (CV), galvanostatik şarj/deşarj (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılmıştır. Ölçümler üç-elektrotlu bir hücre ortamında gerçekleştirilmiştir. Elektrotların spesifik kapasitansları 10 mV/s tarama hızında CuO/SS, WS2/SS ve CuO@WS2/SS için sırasıyla 540,1 F g -1 , 385,9 F g -1 ve 665,5 F g -1 'dir. Elektrotların güç yoğunlukları CuO/SS, WS2/SS ve CuO@WS2/SS elektrotları için sırasıyla 1106,3 W kg1 , 4782,9 W kg-1 ve 5351,3 W kg-1 'dır. Enerji yoğunlukları CuO/SS, WS2/SS ve CuO@WS2/SS için sırasıyla 79,2 Wh kg-1 , 53,1 Wh kg-1 ve 105,5 Wh kg-1 'dir. CuO ve WS2 kombinasyonu elektrotun spesifik kapasitesini, enerji ve güç yoğunluklarını önemli ölçüde artırmıştır. Bu sonuçlar CuO@WS2/SS elektrodunun enerji depolama uygulamalarında kullanılabileceğini göstermiştir.

Copper oxide (CuO), tungsten sulfide (WS₂), and CuO@WS₂ materials were synthesized on stainless steel substrates (SS) using the electrochemical deposition method. The structural characterization of the electrodes was performed using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Raman spectroscopy. For electrochemical analysis and energy storage performance testing, cyclic voltammetry (CV), galvanostatic charge/discharge (GCD), and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques were employed. Measurements were conducted in a threeelectrode cell configuration. The specific capacitances of the electrodes at a scan rate of 10 mV/s were 540.1 F g⁻¹ for CuO/SS, 385.9 F g⁻¹ for WS₂/SS, and 665.5 F g⁻¹ for CuO@WS₂/SS. The power densities of the electrodes were 1106.3 W kg⁻¹ for CuO/SS, 4782.9 W kg⁻¹ for WS₂/SS, and 5351.3 W kg⁻¹ for CuO@WS₂/SS. The energy densities were 79.2 Wh kg⁻¹ for CuO/SS, 53.1 Wh kg⁻¹ for WS₂/SS, and 105.5 Wh kg⁻¹ for CuO@WS₂/SS. The combination of CuO and WS₂ significantly enhanced the electrode's specific capacitance, energy, and power densities. These results demonstrate that the CuO@WS₂/SS electrode can be a promising candidate for energy storage applications.