牛糞由来のリン酸活性炭ナノ材料を用いた再生可能エネルギー応用のためのフレキシブル型対称型スーパーキャパシタ電極の作製

Flexible Type Symmetric Supercapacitor Electrode Fabrication Using Phosphoric Acid-Activated Carbon Nanomaterials Derived from Cow Dung for Renewable Energy Applications.

• Jothi Ramalingam Rajabathar
• Manoharan Sivachidambaram
• J Judith Vijaya
• Hamad A Al-Lohedan
• Dhaifallah M D Aldhayan

抄録

多孔質活性炭（PAC）材料は、クリーンで持続可能な代替エネルギー技術の需要の増大に対応する上で重要な役割を果たしてきた。現在のシナリオでは、牛糞（CD）廃棄物を前駆体として使用することにより、600から900℃の範囲内の異なる活性化温度で階層的なPACを製造するための簡単なアプローチが提案されており、大きな表面積値を得るために非従来の活性化剤としてHPOが採用されています。このようにして調製された牛糞ベースのPAC(CDPAC)は、ミクロとメソポーラスが混在したグラファイト質である。高分解能走査型電子顕微鏡では、CDPACの形態が均一に配列したナノポーラス構造として観察された。高分解能透過型電子顕微鏡では、微小な球状炭素粒子が緻密に配列した球状炭素緻密ナノ粒子が観察される。N吸脱着等温線は、1.965cm/gの大きな細孔容積を持つCDPAC 9(CD 9)サンプルの2457m/gという非常に高い比表面積を示した。CD 9サンプルの電気化学的測定は、低スキャンレート（5 mV/s）で347 F/gの良好な比静電容量（）を示し、改善されたサイクル安定性、低電流密度（0.5 A/g）で5000サイクルまで実行されています。したがって、我々は、改質された電極材料を作製するために900℃で調製された活性炭を選択する。これに関して、フレキシブルタイプの対称型スーパーキャパシタデバイスを作製し、電気化学試験の結果、２０８Ｆ／ｇのスーパーキャパシタンス値（）を示した。

Porous-activated carbon (PAC) materials have been playing a vital role in meeting the challenges of the ever-increasing demand for alternative clean and sustainable energy technologies. In the present scenario, a facile approach is suggested to produce hierarchical PAC at different activation temperatures in the range of 600 to 900 °C by using cow dung (CD) waste as a precursor, and HPO is adopted as the nonconventional activating agent to obtain large surface area values. The as-prepared cow dung-based PAC (CDPAC) is graphitic in nature with mixed micro- and mesoporous textures. High-resolution scanning electron microscopy depicts the morphology of CDPAC as nanoporous structures with a uniform arrangement. High-resolution transmission electron microscopy reveals spherical carbon dense nanoparticles with dense tiny spherical carbon particles. N adsorption-desorption isotherms show a very high specific surface area of 2457 m/g for the CDPAC 9 (CD 9) sample with a large pore volume of 1.965 cm/g. Electrochemical measurements of the CD 9 sample show a good specific capacitance () of 347 F/g at a lower scan rate (5 mV/s) with improved cyclic stability, which is run up to 5000 cycles at a low current density (0.5 A/g). Hence, we choose an activated carbon prepared at 900 °C to fabricate the modified electrode material. In this regard, a flexible type symmetric supercapacitor device was fabricated, and the electrochemical test results show a supercapacitance value () of 208 F/g.

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