TR201605860T1 - Metal oksi̇t kenetli̇ grafen ve karbon nanotüp i̇çeren hi̇bri̇d köpük. - Google Patents

Metal oksi̇t kenetli̇ grafen ve karbon nanotüp i̇çeren hi̇bri̇d köpük. Download PDF

Info

Publication number
TR201605860T1
TR201605860T1 TR2016/05860T TR201605860T TR201605860T1 TR 201605860 T1 TR201605860 T1 TR 201605860T1 TR 2016/05860 T TR2016/05860 T TR 2016/05860T TR 201605860 T TR201605860 T TR 201605860T TR 201605860 T1 TR201605860 T1 TR 201605860T1
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
metal substrate
oxide
porous metal
graphene
carbon nanotubes
Prior art date
Application number
TR2016/05860T
Other languages
English (en)
Inventor
Wang Wei
S Ozkan Cengi̇z
Guo Shirui
Ozkan Mihrimah
Original Assignee
Univ California
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ California filed Critical Univ California
Publication of TR201605860T1 publication Critical patent/TR201605860T1/tr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • C01B32/16—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C01B32/186—Preparation by chemical vapour deposition [CVD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G45/00—Compounds of manganese
    • C01G45/02—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G55/00—Compounds of ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, or platinum
    • C01G55/004—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/46—Metal oxides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/52—Separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04—Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402—Methods of deposition of the material
    • H01M4/0421—Methods of deposition of the material involving vapour deposition
    • H01M4/0428—Chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
    • H01M4/133—Electrodes based on carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/362—Composites
    • H01M4/366—Composites as layered products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/13—Nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/16—Nanowires or nanorods, i.e. solid nanofibres with two nearly equal dimensions between 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • C01P2004/24—Nanoplates, i.e. plate-like particles with a thickness from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40—Electric properties
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

Bir metal oksit kenetli grafen ve karbon nanotüp hibrid köpük (10, 20) bir iki adımlı proses ile oluşturulabilir. Yöntem (100), en az bir grafen katmanının (14, 24) ve çok sayıda karbon nanotübün (16, 30), bir kaplanmış gözenekli metal substrat (12, 22) oluşturacak şekilde, kimyasal buharlı çökeltim yoluyla bir gözenekli metal substratın (12, 22) bir yüzeyi (13, 26) üzerinde oluşturulmasını, ve çok sayıda metal oksit nanoyapının, metal oksit kenetli grafen ve karbon nanotüp hibrid köpük (10, 20) oluşturacak şekilde, kaplanmış gözenekli metal substratın (12, 22) bir yüzeyinde (13, 26) çökeltilmesini içerebilir.

Description

TARIFNAME METAL OKSIT KENETLI GRAFEN VE KARBON NANOTUP IÇEREN HIBRID KOPUK TEKNIK ALAN Bu doküman, metal oksit kenetli grafen ve karbon nanotüp içeren hibrid. köpük ile, ve bilhassa enerji cihazlariiida kullanim için ruteiiyuin (IV) oksit ve mangan (IV) oksit kenetli grafen ve karbon nanotüp içeren hibrid köpükler ile ilgilidir.
ARKA PLAN Enerji cihazlari; enerji depolama cihazlari ve enerji üretim cihazlari olmak üzere iki ana tipte olabilir. Enerji depolama cihazlarinin 'Örnekleri, elektrokiinyasal kapasitörleri ve pilleri içerebilir. Elektrokimyasal kapasitörlerin 'Örnekleri, bir çift katmanli elektrik kapasitörünü ve bir psödokapasitörü içerebilir. Çift katmanli elektrik kapasitör'ü, bir polarize elektrot olarak bir aktive edilmis karbon kullanabilir, ve aktive edilmis karbonun bir gözenek yüzeyi ile bir elektrolitik çözelti arasindaki bir ara yüzey 'uzerinde olusturulmus bir çiftli elektrik katmanindan istifade edebilir. Psödokapasitör, valansi sürekli degisen bir geçis metali oksidi, ve katki olarak uygulanabilen bir elektriksel olarak iletken polimeri kullanabilir.
Ayrica, piller, aktif maddelerin araya ekleninesinden ve kimyasal reaksiyonlarindan istifade ederek sarj ve desarj edilebilen bir sekonder pil, ve bir kez desarj olduktan sonra tekrar sarj edilemeyen bir primer pil olmak üzere iki ana tipte olabilir.
KISA TANITIM Enerji depolama cihazlari arasinda süperkapasitörler (ayrica çift katmanli elektrik kapasitörleri veya ultrakapasit'orler olarak da bilinir), yogun ilgi görmektedir, çünkü pillere kiyasla daha yüksek güç yogunlugu, ve piller ve yakit hücreleri gibi diger enerji depolama cihazi tiplerine kiyasla daha yüksek enerji yogunlugu saglayabilir.
Süperkapasit'orler ayni zamanda daha yüksek sarj ve desarj hizi, daha yüksek kararlilik ve daha uzun kullanim süresi saglayabilir. Ancak, eski süperkapasitörler, diger enerji depolama cihazlarina (örn. pillere ve yakit hücrelerine) kiyasla daha düsük bir enerji yogunluguna sahip olabilir, ve genellikle, diger enerji depolama cihazlari ile birlikte bir hibrid sistemin bir parçasi olarak kullanilir.
Mevcut bulusun çesitli `Örnekleri bir enerji cihazi (örn. bir metal oksit kenetli grafen ve karbon nanotüp içeren hibrid köpük (ayni zamanda “hibrid köpük” olarak da ifade edilmektedir) saglayabilir.
Mevcut bulusun konusu olan hibrid köpük, diger enerji cihazlarina (örn. eski süperkapasitörlere, pillere ve yakit hücrelerine) göre birçok avantaj saglayabilir. Örnegin, mevcut bulusun konusu olan hibrid köpük, eski süperkapasitörlere kiyasla daha yüksek bir enerji yogunlugu., ve pillere ve yakit hücrelerine kiyasla daha yüksek bir güç yogunlugu saglayabilir. Ayrica, mevcut bulusun konusu olan hibrid köpük, yüksek performansli ticari uygulamalara yönelik olarak daha yüksek siga performansi, daha yüksek sarj ve desarj hizlari, ve imal edilebilirlik 'Özelligi saglayabilir.
Mevcut bulusun konusu olan hibrid köpük, rutenyuin (IV) oksit (RuOZ) nanoparçaciklar veya inangan (IV) oksit (MnOZ) nanoteller gibi metal oksit nanoyapilari, en az bir grafen katmani ve karbon nanotüpler ile kapli bir gözenekli metal substrata (örn. bir köpük substratina) entegre eder. Hibrid köpük, daha yüksek gravimetrik siga ve bir reel siga sergiler. Hibrid köpük, metal oksit parçaciklarin yüklenmesi için daha genis bir yüzey alani saglayabilir ve elektrolit filtrelemesini kolaylastirabilir. Omegin, hibrid köpük, elektrolitin aktif maddelere erisinesine olanak veren bir hiyerarsik ve gözenekli meta] substrat sergileyebilir. Karbon nanotüpler; grafen ve karbon nanotüp enterfazindaki pürüzsüz baglantilar iletkenligi ve yük tasininasini arttirabilecek sekilde bir iletken çerçeve görevi görebilir.
Elektrolit erisiminin artmasi, iletkenligin artmasi ve yük tasinmasinin artmasi, yüksek bir aktif madde faydalanimi, daha düsük iç direnç, daha yüksek hiz kontrolü ve daha yüksek yük çevrim kararliligi saglayabilir.
Mevcut bulusun konusu olan hibrid köpüge dayali süperkapasitörler, özgül sigayi arttirabilir ve isletme gerilimi araligini uzatabilir. Hibrid köpüge dayali süperkapasitörler, maksimum enerji yogunlugunu ve güç yogunlugunu arttirabilir. Ayrica, hibrid köpüge dayali süperkapasitörler, yük çevrim kararliliginda bir artis gösterebilir.
Bu kisa tanitim, inevcut patent basvurusunun konusuna iliskin bir genel tanitim sunma amaci tasimaktadir. Bulusun özel veya kapsainli bir açiklamasini saglamasi amaçlanmamaktadir. Mevcut patent basvurusu hakkinda daha ileri bilgi saglamak için ayrintili tarifname mevcuttur.
SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Mutlaka ölçekli olmasi gerekmeyen sekillerde, benzer rakamlar, farkli görünüsler içerisinde yer alan benzer bilesenleri tarif edebilir. Farkli harf son eklerine sahip benzer rakamlar, benzer bilesenlerin farkli uygulamalarini temsil edebilir. Sekiller, mevcut belge içerisinde incelenen çesitli uygulama örneklerini genel hatlariyla, örnekleme yoluyla, ancak herhangi bir kisitlama olmadan göstermektedir.
Sekil 1, Ru02 nanoparçaciklari içeren bir hibrid köpügün bir kismina ait bir enkesiti genel hatlariyla göstermektedir.
Sekil 2, MnO2 nanotelleri içeren bir hibrid köpügün bir kismina ait bir enkesiti genel hatlariyla göstermektedir.
Sekil 3, bir hibrid köpük içeren bir süperkapasitörün bir enkesitini genel hatlariyla göstermektedir.
Sekil 4, bir hibrid. köpük olusturma yöntemine ait bir akis semasini genel hatlariyla göstermektedir.
Sekil 5, bir kapli gözenekli metal substratin bir taramali elektron mikroskobu (SEM) görüntüsünü göstermektedir.
Sekil 6, Rqu nanoparçaciklari içeren bir hibrid köpügün bir SEM görüntüsünü göstermektedir.
Sekil 7, Ru02 nanoparçaciklari içeren bir hibrid köpügün bir SEM görüntüsünü gösterinektedir.
Sekil 8, hazirlanmis haldeki hidroz Rqu nanoparçaciklari göstermektedir.
Sekil 9, RuO2 nanoparçaciklarin bir enerji daginimli X-isini spektroskopisini (EDS) göstermektedir.
Sekil 10, Örnek 1 için bir çevrimsel voltametri grafigini göstermektedir.
Sekil 11, Örnek 1 için bir çevrimsel voltametri grafigini göstermektedir.
Sekil 12, Örnek 1”in sarj-desarj özelliklerini göstermektedir.
Sekil 13, Ornek 1”in özgül sigasini ve alan basina düsen sigayi göstermektedir.
Sekil 14, Ornek 1”in ve Karsilastirma Örnegi 1°in çevrim kararliligini göstermektedir.
Sekil 15, Örnek 1 için potansiyostatik elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ölçümlerini göstermektedir.
Sekil 16, BIS grafiklerinin hazirlanmasi için kullanilan bir esdeger devreyi göstermektedir.
Sekil 17, birinci çevrim sonrasi Ornek 1 için olan deney ve model EIS ölçümlerini göstermektedir.
Sekil 18, 8100. çevrim sonrasi Örnek 1 için olan deney ve model EIS ölçümlerini göstermektedir.
Sekil 19, birinci çevrimde ve 8100. çevrim sonrasinda, Örnek 1 için normalize edilmis reel sigayi ve sanal sigayi frekansa karsi göstermektedir.
Sekil 20, birinci çevrimde ve 8100. çevrim sonrasinda, Örnek 1 için normalize edilmis reel sigayi ve sanal sigayi frekansa karsi göstermektedir.
Sekil 21; Örnek 1, Karsilastirma Örnegi 1 ve Karsilastirma Örnegi 2 için 15118 grafigini göstermektedir.
Sekil 22; Örnek 1, Karsilastirma Örnegi 1 ve Karsilastirma Örnegi 2 için yüksek frekans bölgesi EIS grafigini göstermektedir.
Sekil 23, Örnek l”in enerji yogunluklari ve güç yogunluklari ile ilgili bir Ragon grafigini göstermektedir.
Sekil 24, islemden geçirilmemis nikel köpügün bir SEM görüntüsünü göstermektedir.
Sekil 25, bir kapli gözenekli metal substratin bir SEM görüntüsünü göstermektedir.
Sekil 26, MnOz nanoteller içeren bir hibrid köpügün bir SEM görüntüsünü göstermektedir.
Sekil 27, Mn02 nanoteller içeren hibrid köpügün EDS mikroanalizini göstermektedir.
Sekil 28, alfa-Mn02 nanotellerin X-isini kirinim (XRD) paternini göstermektedir.
Sekil 29, MnOz nanotellerin bir transmisyon elektron mikroskopisi (TEM) görüntüsünü göstermektedir.
Sekil 30, MnOz nanotellerin bir yüksek çözünürlüklü TEM örgü görüntüsünü göstermektedir.
Sekil 31, bir tekli Mn02 nanotelin seçili alan kirinim (SAD) paternini göstermektedir.
Sekil 32, bir tekli MnOZ nanotelin EDS spektrumunu göstermektedir.
Sekil 33, 50 mV san`i°lik bir tarama oraniyla, Örnek 2 için farkli potansiyel araliklari genelinde bir çevrimsel voltametri grafigini göstermektedir.
Sekil 34, Örnek 2 için farkli tarama oranlari altinda bir çevrimsel voltametri (CV) grafigini göstermektedir.
Sekil 35, Ornek 2 için farkli tarama oranlari altinda normalize edilmis CV grafiklerini göstermektedir.
Sekil 36, Ornek 2”nin, tek akim yogunlugunda bir sarj- desarj egrisini göstermektedir.
Sekil 37, Ornek 2'nin, farkli akim yogunluklarinda sarj- desarj egrilerini göstermektedir.
Sekil 38, Örnek 2”nin, farkli akim yogunluklarinda sarj- desarj egrilerini göstermektedir.
Sekil 39, Örnek 2”in özgül sigasini ve alan basina düsen sigayi göstermektedir.
Sekil 40; Örnek 2”nin, Karsilastirma Örnegi 3°ün ve Karsilastirma Örnegi 3”ün çevrim kararliligini göstermektedir.
Sekil 41, Örnek 2'nin, bir elektrokimyasal empedans spektroskopisi grafigini göstermektedir.
Sekil 42; Örnek 2°nin ve Karsilastirma Örnegi 4”ün, bir elektrokimyasal empedans spektroskopisi grafigini göstermektedir.
Sekil 43, farkli süperkapasitör sistemleri için enerji yogunluklari ve güç yogunluklari ile ilgili bir Ragon grafigini gösterniektedir.
AYRINTILI TARIF Mevcut bulus, en az bir grafen katmani, çok sayida karbon nanotüp ve metal oksit nanoyapilar içeren bir hibrid köpük saglar. Bir örnekte, hibrid köpük, rutenyum (IV) oksit (RuOZ) nanoparçaciklar içerir. Baska bir örnekte, hibrid köpük, mangan (IV) oksit (MnOz) nanoparçaçiklar içerir. Mevcut bulusun konusu olan hibrid köpükler iki adimli bir proses ile hazirlanabilir. Örnegin, iki adimli proses, en az bir grafen katmaninin ve çok sayida karbon nanotübün kimyasal buharli çökeltimini, ve metal oksit nanoyapilarm bir basit banyolu çökeltimini içerebilir. Bu elektrot hazirlama yöntemi, yüksek enerjili- yogunluklu süperkapasitör uygulamalari için pratik, ölçeklenebilir ve düsük maliyetli bir yaklasim sunar.
Sekil 1°de, Ru02 nanoparçaciklar içeren bir hibrid köpügûn (burada ayni zamanda “metal oksit kenetli grafen ve karbon nanotüp içeren hibrid köpük” olarak da ifade edilmektedir) bir kisminin bir enkesiti genel hatlariyla gösterilmektedir. Bir örnekte, Sekil 1”de gösterilen hibrid köpük (10), örnegin bir süperkapasitör içerisinde bir elektrot olarak kullanilabilir. Hibrid köpük (10); bir gözenekli metal substrat (12), en az bir grafen katinani (14), çok sayida karbon nanotüp (16), ve çok sayida Ru02 nanoparçacik içerebilir. Hibrid köpük (10) büyük ölçüde baglayicisiz olabilir.
Burada kullanilan “büyük ölçüde” terimiyle tam olma veya tamamina yakin olma duruinu kastedilmektedir; örnegin “büyük ölçüde” baglayieisiz olan hibrid köpük (10) ya hiç baglayici içermez, ya da baglayiciyi, hibrid köpügün (10) herhangi bir ilgili islevsel özelligi eser miktar varligindan etkilenmeyecek sekilde eser miktarda içerir.
Bir örnekte, gözenekli metal substrat (12); bakirin, alüminyumun, inkonelin ve nikelin en az birini içerebilir. Bir örnekte, gözenekli inetal substrat (12), üç boyutlu bir gözenekli nikel köpük olabilir. Gözenekli metal substrat (12), yaklasik 0,5 mikrometre (um) ila yaklasik 1000 um araligi içerisinde bir kalinliga (7) sahip olabilir.
Bir örnekte, kalinlik (7) yaklasik 20 nm olabilir.
Gözenekli metal substrat (12), en az bir grafen katmani (14) içerebilir. Burada degerlendirildigi üzere, grafen katmani (14), gözenekli metal substratin (12) bir yüzeyinde (13) çökeltilebilir. Bir örnekte, en az bir grafen katmani (14), yirmi veya daha az grafen katmani içerebilir. Yani, hibrid köpük (10), bir grafen katmani ila 20 grafen katmani arasindaki bir sayida grafen katmani içerebilir. Bir örnekte, en az bir grafen katmani (14), üç veya daha az graferi katmani içerebilir. Yani, en az bir grafen katmani (14), bir grafen katmani veya iki grafen katmani içerebilir. Örnegin bir süperkapasitör içerisinde kullanilan hibrid köpügün (10) sigasini etkileyebilen bir Özellik, grafen katmanlarinin sayisidir. Örnegin, grafen katmani sayisi arttikça, siga azalir.
Hibrid köpük (10), çok sayida karbon nanotüp (16) içerebilir. Çok sayida karbon nanotüp (16); tek cidarli, çift Cidarli, veya çok cidarli karbon nanotüpler olabilir. Çok sayida karbon nanotüp (16), grafen katmaninin (14) bir üst yüzeyinde (15) üretilebilir. Çok sayida karbon nanotüp (16), yaklasik 10 um ila yaklasik 10.000 um arasinda bir ortalama yükseklige (17) sahip olabilir. Bir örnekte, çok sayida karbon nanotübün (16) yüksekligi (17) yaklasik 50 um olabilir. Çok sayida karbon nanotübün ortalama yüksekligi (17), aktif maddelerin gözenekli metal substrat (12) üzerindeki bir yükleme kütlesini etkileyebilir. Burada degerlendirildigi üzere, çok sayida karbon nanotübün (16) yüksekligi (17), üretim süresi kontrol edilerek ayarlanabilir. Hibrid köpügün (10) kapasit'or uygulamalari için kullanilacak oldugu hallerde, ortalama yükseklik (17) yaklasik 10 um ila yaklasik 10.000 um olabilir. Bir örnekte, çok sayida karbon nanotüp (16), yaklasik 8 nanometre (nm) ila yaklasik 15 nm arasinda bir ortalama dis çapa (4) sahip olabilir. Bir örnekte, çok sayida karbon nanotüp (16), yaklasik 5 nm ila yaklasik 50 mm arasinda bir ortalama iç çapa (2) ve yaklasik 1 katman ila yaklasik 50 katman arasinda bir cidar kalinligina (6) sahip olabilir.
Cidar kalinligi ne kadar az olursa, hibrid köpügün (10) toplam yüzey alani 0 kadar büyük olur, bu da bir süperkapasitör uygulamasi içerisinde kullanilan hibrid köpügüri (10) güç yogunlugunu arttirabilir.
Hibrid köpük (10); çok sayida karbon nanotübün (16) en az bir yüzeyine (8) ve en az bir grafen katmaninm (14) yüzeyinde (15) çökeltimis çok sayida Rqu nanoparçacik (18) içerebilir. Burada tarif edildigi sekilde, çok sayida Ru02 nanoparçacik (18), anhidr'oz rutenyum (IV) okside kiyasla daha yüksek bir kapasitif özellik sergileyebilen hidröz Rqu nanoparçaciklar olusturacak sekilde sentezlenebilir. Hidroz Ru02 nanoparçaciklar tarafindan elde edilen daha yüksek enerji yogunlugu, karma protonik-elektronik iletim ile iliskilendirilebilir. Hidroz bölge, yigin malzemeye kolay proton geçirimine olanak verebilirken, ara baglantili Ru02 bölgesi, elektron iletimine olanak verebilir. Çok sayida RuOg nanoparçacik (18), 5 nm°den daha küçük bir çapa (19) sahip olabilir. RuOZ nanoparçaciklar, bir çamur olusturacak sekilde, deiyonize su ile karistirilir. Rqu nanoparçaciklar, yaklasik 1 nm ila yaklasik 2 nm”lik bir çap degerine sahip olabilir. Ancak, Ru02 nanoparçaciklar çok sayida karbon nanotübün (16) en az bir yüzeyinde (8) ve en az bir grafen katmaninin (14) yüzeyinde (15) çökeltildikten sonra, çok sayida rutenyum (IV) oksit naiioparçacik kuruma sonrasi topaklanarak nm'den daha düsük bir çap (19) degerine sahip büyük parçaciklar olusturur. Bir 'örnekte, diger RuOZ nanoparçaciklar, çok sayida karbon nanotübün (16) yüzeyinde (8) çökeltilebilir. Örnegin rutenyum (IV) oksit nanoteller, nanoküreler ve nanoplaklar çökeltilebilir.
Bir örnekte, hibrid köpük (10), yaklasik 0,0005 gram ila yaklasik 0,1 gram arasinda bir yükleme kütlesine sahip olabilir.
Yükleme kütlesi, art yüklenmis bir gözenekli metal substratin kütlesi ile ön yüklenmis bir gözenekli metal substratin kütlesi arasindaki bir fark ile tayin edilebilir. Art yüklenmis gözenekli metal substrat; gözenekli metal substrat (12), en az bir grafen katmani (14), çok sayida karbon nanotüp (16), ve çok sayida Rqu nanoparçacik (18) içerebilir. On yüklenmis gözenekli metal substrat, gözenekli metal substrati içerir.
Yükleme kütlesi, kimyasal buharli çökeltim prosesinin zaman, katalizör miktari ve karbon kaynagi konsantrasyonu dahil olmak üzere çesitli üretim kosullari ile ayarlanabilir. Buna ilave olarak yükleme kütlesi, kaplanmis gözenekli metal substratin yüzey morfolojisi, kaplanmis gözenekli metal substratin islanabilirligi, ve rutenyum (IV) oksit nanoparçaciklarin dispersiyon konsantrasyonu ile ayarlanabilir.
Burada degerlendirildigi üzere, hibrid köpük (10), örnegin bir süperkapasitör içerisinde bir elektrot olarak kullanilabilir. Mevcut bulusun konusu olan hibrid köpük (10), diger elektrotlara göre ve bilhassa önceki süperkapasitörlere, pillere ve yakit hücrelerine göre birçok avantaj saglayabilir. Bir örnekte, grafen katmani (14), bir akim kollektörü görevi görebilir. Bir örnekte, grafen katmani (14), çok sayida karbon nanotüp (16) ile gözenekli metal substrat (12) arasindaki bir elektriksel baglantiyi kolaylastirabilen bir tampon tabaka görevi görebilir.
Bir süperkapasitör uygulamasinda kullanildiginda, hibrid köpük (10) daha yüksek gravimetrik siga ve alan sigasi sergileyebilir.
Hibrid köpük (10), Rqu nanoparçaciklarin yüklenmesi için daha genis bir yüzey alani saglayabilir ve elektrolit filtrelemesini kolaylastirabilir. Örnegin, hibrid köpük (10), bir elektrolitin aktif maddelere erismesine olanak verebilir. Çok sayida karbon nanotüp (16); en az bir grafen katmani (14) ile çok sayida karbon nanotüp (16) arasindaki enterfazindaki pürüzsüz baglantilar, iletkenligi ve yükün tasinmasini arttirabilecek sekilde bir iletken çerçeve görevi görebilir.
Elektrolit erisiminin artmasi, iletkenligin artmasi ve yük tasinmasinin artmasi, yüksek bir aktif madde faydalanimi, daha düsük iç direnç, daha yüksek hiz kontrolü ve daha yüksek yük çevrim karaliligi saglayabilir.
Sekil 2”de, mangan (IV) oksit (MnOZ) nanoteller (örn. alfa- (MnOz) ((X'MllOg) nanoteller) içeren bir hibrid köpügün (20) (burada ayni zamanda “metal oksit kenetli grafen ve karbon nanotüp içeren hibrid köpük” olarak da ifade edilmektedir) bir kisminin bir enkesiti genel hatlariyla gösterilmektedir. Bir örnekte, Sekil 2”de gösterilen hibrid köpük (20), örnegin bir süperkapasitör içerisinde bir elektrot olarak kullanilabilir. Hibrid köpük (20); bir gözenekli metal substrat (22), en az bir grafeii katmani (24), çok sayida karbon nanotüp (30), ve çok sayida MnOz nanotel içerebilir. Hibrid köpük (20) büyük ölçüde baglayicisiz olabilir.
Bir örnekte, gözenekli metal substrat (22); bakirin, alüminyumun, inkonelin ve nikelin en az birini içerebilir. Bir örnekte, gözenekli metal substrat (22), Sekil 1”de gösterilen gözenekli metal substrata (12) iliskin olarak burada tarif edilen boyutlara sahip olabilir.
Gözenekli metal substrat (22), en az bir grafen katmani (24) içerebilir. Sekil l”e iliskin olarak burada degerlendirildigi üzere, grafen katmani (24), gözenekli metal substratin (22) bir yüzeyinde (26) çökeltilebilir. Bir örnekte, en az bir grafen katmani (14), Sekil l°de yer alan en az bir grafen katinanina (14) iliskin olarak burada tarif edildigi sekliyle bir dizi grafen katmani içerebilir.
Hibrid köpük (20), çok sayida karbon nanotüp (30) içerebilir. Çok sayida karbon nanotüp (30), grafen katmaninin (24) bir üst yüzeyinde (28) üretilebilir. Çok sayida karbon nanotüp (30); tek duyarli, çift duvarli, veya çok duvarli karbon bir karbon nanotüpten en az birini içerebilir. Çok sayida karbon nanotüp (30), Sekil 1”de yer alan çok sayida karbon nanotübe (16) iliskin olarak burada tarif edildigi üzere bir ortalama yükseklige (38), dis çapa (40), iç çapa ve cidar kalinligina (44) sahip olabilir.
Bir örnekte, hibrid köpük (20); çok sayida karbon nanotübün (16) en az bir yüzeyinde (8) ve en az bir grafen katmaninin (14) yüzeyinde (`15) çökeltimis çok sayida MnOZ nanotel (32) içerebilir. Sekil 2”de gösterildigi gibi, Mn02 nanoteller (32), en az bir grafen katinaninin (24) bir yüzeyinde (28) çökeltilir. Burada tarif edildigi sekliyle, çok sayida MnOZ nanotel (32), burada tarif edildigi sekilde sentezlenebilir. Çok sayida MnOZ nanotel (32), yaklasik 5 nm ila yaklasik 1000 nm araliginda olan bir bir çap degerine (36) sahip olabilir. Bir örnekte, çap (36), yaklasik 15 nm ila yaklasik 30 nm araliginda, 'Örnegin 20 nm olabilir.
Sekil 2”de, çökeltilmis olan çok sayida MnOz nanotel (32) gösterilmektedir, ancak diger MnOZ nanoyapilar da kullanilabilir. Örnegin, MnOZ nanoparçaciklar, nanoküreler ve nanoplaklar çökeltilebilir.
Bir örnekte, hibrid köpük (20), yaklasik 0,0005 gram ila yaklasik 0,1 gram arasinda bir yükleme kütlesine sahip olabilir.
Yükleme kütlesi, art yüklenmis bir gözenekli metal substratin kütlesi ile ön yüklenmis bir gözenekli metal substratin kütlesi arasindaki bir fark ile tayin edilebilir. Art yüklenmis gözenekli metal substrat; gözenekli metal substrat (22), en az bir grafen katmani (24), çok sayida karbon nanotüp (30), ve çok sayida Mn02 nanotel içerebilir.
Burada degerlendirildigi üzere, hibrid köpük (20), örnegin bir süperkapasitör içerisinde bir elektrot olarak kullanilabilir. Mevcut bulusun konusu olan hibrid köpük (20), diger elektrotlara göre ve bilhassa önceki süperkapasitörlere, pillere ve yakit hücrelerine göre birçok avantaj saglayabilir.
Sekil 3, bir hibrid köpük, örnegin hibrid köpük (10, 20) içeren bir süperkapasitörün (50) bir enkesitini genel hatlariyla göstermektedir. Süperkapasitör (50); bir birinci elektrot (52), bir ikinci elektrot (56), bir elektrolit (54) ve bir seperatör (58) içerebilir. Birinci elektrot (52) ve ikinci elektrot (56), Sekil l”de gösterildigi gibi olan hibrid köpükten (10) veya Sekil 2°de gösterildigi gibi olan köpükten (20) biri olabilir. Yani, birinci ve ikinci elektrotlardan (52, 56) her biri Sekil 1”de gösterildigi gibi olan hibrid köpüktür (10), ya da birinci ve ikinci elektrotlardan (52, 56) her biri, Sekil 2,de gösterildigi gibi olan hibrid köpüktür (20).
Bir örnekte, birinci elektrot (52) ve ikinci elektrot (56); gözenekli metal substrat (12), gözenekli metal substratin (12) en az bir yüzeyinde (13) çökeltilmis en az bir grafen katmani (14), en az bir grafen katmaninin (14) yüzeyi (15) üzerinde üretilmis çok sayida karbon nanotüp (16), ve en az bir grafen katmaninin (14) en az bir yüzeyinde (15) ve çok sayida karbon nanotübün (16) yüzeyinde (8) çökeltilmis olan çok sayida Rqu nanoparçacik (örn. Rqu nanOparçaciklar (18) içerebilir.
Baska bir örnekte, birinci elektrot (52) ve ikinci elektrot (56); gözenekli metal substrat (22), gözenekli metal substratin (22) en az bir yüzeyinde (26) çökeltilmis en az bir grafen katmani (24), en az bir grafen katmaninin (24) yüzeyi (28) üzerinde üretilmis çok sayida karbon nanotüp (30), ve en az bir grafen katmaninin (24) bir yüzeyinde (28) ve çok sayida karbon nanotüpün (30) en az bir yüzeyinde çökeltilmis olan çok sayida MnOz nanoyapi (örn. MnOZ nanoteller (32) içerebilir.
Sekiller 1”e ve 2”ye iliskin olarak burada degerlendirildigi üzere, gözenekli metal substrat (12, 22); bakirin, alüminyumun, inkonelin ve nikelin en az birini içerebilir. Bir örnekte, gözenekli metal substrat (12, 22), üç boyutlu bir gözenekli nikel köpük olabilir.
Bir örnekte, en az bir grafen katmani (14, 24) yirmi veya daha az grafen katmani içerebilir. Bir örnekte, en az bir grafen katmani (14, 24), üç veya daha az grafen katmani içerebilir. Buna ilave olarak, birinci elektrot (52) ve ikinci elektrot (56) bir baglayici içermez.
Bir örnekte, elektrolit (54), lityum sülfat olabilir. Ancak, bir süperkapasitör içerisinde kullanima uygun diger elektrolitler de kullanilabilir. Örnegin, elektrolit (54) olarak sodyum sülfat, potasyum hidroksit ve potasyum sülfat kullanilabilir. Seperat'or (58); polietilen (PE) membran, polipropilen (PP) membran, anodik alüminyum oksit (AAO) kalibi, blok ko-polimeri (BCP) ve filtre kagidi gibi bir gözenekli membran içerebilir. Bir kapasitör pil içerisinde kullanima uygun diger gözenekli membranlar da kullanilabilir.
Hibrid köpüklerden (10, 20) birini ihtiva eden süperkapasitör (50), önceki süperkapasitörlere, pillere ve yakit hücrelerine göre avantajlar saglayabilir. Süperkapasit'orün (50) hibrid köpük (10) içerdigi bir Örnekte, süperkapasitör; önceki süperkapasitörlerin çalisma gerilimi araligi olan 1,0 V”tan daha yüksek olan 1.5, voltluk (V) bir çalisma gerilimi araligi içerisinde tersine çevrimlenebilir. Bir süperkapasit'orün (hibrid köpük (10) içeren) sahip oldugu daha yüksek çalisma gerilimi araligi, enerji yogunlugunda, güç yogunlugunda ve yük çevrim kararliliginda bir artis saglayabilir. Örnegin hibrid köpük, gram basina (502,78) faradlik (F g") bir daha yüksek sigaya ve santimetre kare basina 1,1 1 faradlik bir alan sigasina (F cm'z) sahip olan bir süperkapasitör saglayabilir.
Daha yüksek siga, enerji yogunlugunu arttirabilir. Örnegin hibrid köpük (10), kilogram basina 157,12 waat saat'lik (Wh kg`1) bir enerji yogunluguna sahip olan bir süperkapasitör saglayabilir ve birim alan enerjili bir hibrid köpük (10), kilogram basina 512 kilovvatt saatlik bir güç yogunluguna (kWh kg'i) ve santimetre kare basina 0,563 kilowatt saatlik bir birim alan güç yogunluguna (kWh cm"2) sahip bir süperkapasitör saglayabilir. Burada degerlendirildigi üzere, hibrid köpük (10), 8100 çevrim genelinde yaklasik yüzde (%) 106”lik siga kaliciligi olarak bir yük çevrim kararliligina sahip olan bir süperkapasitör saglayabilir.
Süperkapasitörün (50) hibrid köpük (20) içerdigi bir örnekte, süperkapasitör; önceki süperkapasitörlerin çalisma gerilimi araligi olan 1,0 V”tan daha yüksek olan 1,6 V”luk bir çalisma gerilimi araligi içerisinde tersine çevrimlenebilir. Süperkapasitörün (50) (hibrid köpük (20) içeren) sahip oldugu daha yüksek çalisma gerilimi araligi, enerji yogunluguiida, güç yogunlugunda ve yük çevrim kararliliginda bir artis saglayabilir. Örnegin hibrid köpük (20), daha yüksek bir sigaya, örnegin 1 101,65 F g`1”lik bir özgül sigaya sahip bir süperkapasitör saglayabilir. Daha yüksek siga, enerji yogunlugunu arttirabilir. Bir örnekte hibrid köpük (20), 391,7 Wh kg"l”lik bir enerji yogunluguna sahip bir süperkapasitör saglayabilir. Bir örnekte hibrid köpük (20), 799,84 kWh kg'1”1ik bir güç yogunluguna sahip bir süperkapasitör saglayabilir. Burada degerlendirildigi üzere, süperkapasitör (50), 1300 çevrim genelinde yaklasik yüzde (%) 100”lük siga kaliciligi olarak bir yük çevrim kararliligina sahip olan bir hibrid köpük (20) saglayabilir.
Sekil 4°te, bir hibrid köpük (10) olusturma yönteminin (100) bir akis semasi genel hatlariyla gösterilmektedir. Burada degerlendirildigi üzere, hibrid köpük (10); bir hibrid köpük olusturacak sekilde en az bir grafen katmaninin bir gözenekli metal substratin yüzeyi üzerinde üretilmesi, en az bir grafen katmaninin bir yüzeyi üzerinde çok sayida karbon nanotübün üretilmesi, ve çok sayida metal oksit nanoyapinin kaplanmis gözenekli metal substratin bir yüzeyinde çökeltilmesi yoluyla olusturulabilir.
Bir örnekte, yöntem (100), adim 102”de, kimyasal buharli çökeltim prosesi uygulanarak, bir gözenekli inetal substratin bir yüzeyi üzerinde en az bir grafen katinaninin üretilmesini içerebilir. Örnegin, Sekil 1'de gösterildigi üzere, en az bir grafen katmani (14), gözenekli inetal substratin (12) bir yüzeyi (13) üzerinde üretilebilir.
Bir örnekte, yöntem (100), iletken substratin yüzeyinde üçten az grafen katinaninin olusturulmasini içerebilir. Bir örnekte, gözenekli metal substratin yüzeyinde yirmi veya daha az sayida grafen katmani olusturulabilir.
Bir örnekte, yöiitem (100), adim 104,16, bir kaplanmis gözenekli metal substrat olusturacak sekilde, kiinyasal buharli çökeltim prosesi uygulanarak, gözenekli metal substratin bir yüzeyi üzerinde çok sayida karbon nanotübün üretilmesini içerebilir. Burada kullanildigi sekliyle “kaplanmis gözenekli metal substrat” teriini ile, en az bir grafen katmanina ve çok sayida karbon nanotübe sahip olan bir gözenekli metal substrat kastedilmektedir. Örnegin, çok sayida karbon nanotüp (16), grafen katmaninin (14) bir üst yüzeyinde (15) üretilebilir.
Bir örnekte, en az bir grafen katmaninin ve çok sayida karbon nanotübün üretilmesi, kimyasal buharli çökeltim prosesiyle ayni anda gerçeklestirilebilir. Örnegin, gözenekli metal substrat bir oda içerisine yerlestirilebilir, burada oda ortam basincina ve bir argon ve hidrojen gazi atmosferine sahiptir. Bir örnekte, yöntem (100), yüzeyi temizlemek amaciyla gözenekli metal yüzeye bir reaktif iyonlu daglama plazmasinin uygulanmasini içerebilir. Bir ömtek, yöntem (100), gözenekli metal substratin yüzeyinde katalizör parçaciklarinin çökeltilmesini içerebilir. Bir örnekte, katalizör parçaciklari demirden (Fe), nikelden (Ni), kobalttan (C0) ve silikondan (Si) seçilebilir. Bir örnekte, katalizör parçaciklari, çok sayida demir parçacigi içerir.
Katalizör parçaciklari, yaklasik 1 nm ila yaklasik 5 nm araligi içerisinde bir ortalama çapa sahip olabilir. Yöntem (100), katalizör parçaciklarinin elektron isinli buharlastirma yöntemiyle çökeltilmesini içerebilir. Yöntem (100), katalizör parçaciklarinin, gözenekli metal substratin yüzeyinde selektif olarak biçiinlendirilmesini içerebilir.
Yöntem (100), katalizör parçaciklarini içeren gözenekli metal substratin, yaklasik 500 santigrat derece (OC) ila yaklasik 900°C arasindaki bir sicakliga kadar isitilmasini içerebilir. Gözenekli inetal substrat isitildiktan sonra, kaba, ayni anda en az bir grafen katmani ve çok sayida karbon nanotüp üretmek amaciyla bir hidrokarbon (etilen (C2H4)/asetilen (C2H2)) ve hidrojen (Hz) karisimi uygulanabilir. Bir örnekte, baska hidrokarbon karisimlari kullanilabilir. Örnegin, bir asetilen, etilen, metan ve hidrojen kombinasyonu kullanilabilir.
Bir örnekte, yöntem (100), adim 106”da, bir hibrid köpük olusturacak sekilde çok sayida metal oksit nanoyapinin kaplanmis gözenekli metal substratin bir yüzeyinde çökeltilinesini içerebilir. Örnegin, çok sayida metal oksit nanoyapi, çok sayida karbon nanotübün en az bir yüzeyinde ve en az bir grafen katinaninin yüzeyinde çökeltilebilir. Bir örnekte, çok sayida inetal oksit nanoyapinin çökeltilmesi, kaplanmis gözenekli metal substratin, çok sayida metal oksit nanoyapi ve deiyonize su veya etanol içeren bir çözeltiye daldirilmasini (örn. daldirinali kaplama) içerebilir. Bir örnekte, çok sayida metal oksit nanoyapi, çok sayida RuO; nanoparçaciktan ve çok sayida MnOz nanotelden seçilebilir. Burada degerlendirildigi üzere, diger RuO; ve MnOz nanoyapilar da kullanilabilir.
Bir örnekte, kaplanmis gözenekli metal substrat, çözeltiye daldirilmadan önce, yöntem (100), kaplanmis gözenekli metal substratin belli bir süre, örnegin 60 saniye boyunca ultraviyole isinlariyla üretilmis ozon ile islenmesini içerebilir. Kaplanmis gözenekli metal substratin ultraviyole isinlari ile üretilmis ozon ile islenmesi, kaplanmis gözenekli metal substratin yüzeyinin islanma kalitesini gelistirebilir.
Bir örnekte, yöntem (100), bir birinci süre boyunca bir birinci sicaklikta hibrid köpügün kurutulmasmi, ve bir ikinci süre boyunca bir ikinci sicaklikta hibrid köpügün tavlanmasini içerebilir. Örnegin, hibrid köpük 2 saat boyunca 110°C”de kurutulabilir ve hibrid köpük 6 saat boyunca 150°C°de tavlanabilir. Kurutma ve tavlama islemleri için diger sicakliklar ve süreler kullanilabilir.
Tavlama islemi, tane büyüklügünü arttirabilir ve köpük içerisindeki artik gerilimi tahliye edebilir. Örnekler Asagidaki örnekler, mevcut bulusun kapsainini siiiirlaiidirmaksizin açiklama amaciyla verilmistir.
RUTENYUM (IV) NANOPARCACIKLAR IÇEREN HIBRID KOPUK Hidroz Rutenyum (IV) Oksit Parcaciklarm Olusturulmasi Sodyum hidroksit çözeltisi (l mol (M)), bir karisim halinde çözelti elde edecek ve pH degeri 7 olarak dengelenecek sekilde, bir mikro sivi sistemiyle dakika basina 0,5 santimetre küp (cm3 min`1) hizinda 100 ml rutenyum (111) klorüre (0,1 M; tedarikçi: Sigma Aldrich, ABD) yavasça enjekte edilir. Kimyasal reaksiyon su sekildedir: RuCL3 + 3NaOH = Ru(OH)3 + 3NaCl. Karisim halindeki çözelti 12 saat boyunca karistirilir. Karistirina sonrasinda, karisim halindeki çözelti, istenmeyen artik plaklari (sodyum klorür) uzaklastirmak amaciyla santrifüjlenir ve birkaç kez deiyonize su ile yikanir. Rqu nanoparçaciklar 12 saat boyunca 120°C°de kurutulur.
Ru02 nanoparçaciklar, bir çamur olusturacak sekilde, deiyonize su. içerisinde disperse edilir. Çamura bir ultrasonik islem uygulanarak bir jel benzeri homojen süspansiyon elde edilir (mililetre basina yaklasik miligram (mg m1")) ve elde edilen süspansiyon sürekli karistirilir.
Sekil 8°e dayali olarak; Sekil 8°de Rqu nanoparçaciklar gösterilmektedir. Sekilde görüldügü gibi, Rqu parçaciklar yaklasik 1-2 nmslik bir kristal boyutuna sahiptir. Sekil 9”da, Ru02 nanoparçaciklarin bir enerji daginimli X-isini spektroskopisi (EDS) gösterilmektedir. EDS, reaksiyon prekürsöründen gelen minör miktarlarda sodyum (Na) ile birlikte ana bilesenler olarak rutenyum (Ru) ve oksijen (O) varligini göstermektedir. Transmisyon elektron mikroskopisi (TEM) destek haritasindan Bakir (Cu) ve Kalsiyum (C) pikleri elde edilir.
Rutenyum Oksit Kenetli Grafen ve Karbon Nanotüp içeren Hibrid Köpük (“Hibrid Köpük”) Olusturulmasi 0,5 milimetrelik (mm) bir kalinliga sahip bir üç boyutlu nikel köpügün (örn. gözenekli inetal substrat) bir yüzeyine reaktif iyonlu daglama plazmasi uygulanir. Elektron isinli buharlastirma yöntemiyle, üç boyutlu nikel köpügün yüzeyinde demir parçaciklarinin (örn. katalizör parçaciklari) ince bir katmani çökeltilir.
Bir kaplanmis gözenekli inetal substrat olusturacak sekilde, gözenekli metal substratin yüzeyi üzerinde en az bir grafen katmani ve çok sayida karbon nanotüp olusturulur. Bir hidrokarbon (etilen (C2H4)/asetilen (C2H2)) ve hidrojen (Hz) karisimi kullanilarak, 750 santigrat derecede kimyasal buharli buharlastirma yoluyla en az bir grafen katmani ve çok sayida karbon nanotüp üretilir. Bir hibrid köpük olusturmak amaciyla, kaplanmis gözenekli metal substrat, hidroz Ru02 nanoparçaciklar ve deiyonize su içeren çamura daldirilarak RuOZ nanoparçaciklar çok sayida karbon nanotübün yüzeyinde çökeltilir. Ru02 nanoparçaciklar ve kaplanmis gözenekli metal substrat, yüzeylerinde hidrofilik gruplarin çoklugundan ötürü yakin enterfazlar sergiler. Rutenyum (IV) oksit nanoparçaciklar çökeltilir ve hibrid köpük 1 saat boyunca llO°C”de kurutulur, ve 6 saat boyunca vakum altinda 150°C”de tavlanir.
Sekil 5, bir kapli gözenekli metal substratin bir SEM görüntüsünü göstermektedir. Yani, en az bir grafen katmani ve çok sayida karbon nanotüp içeren bir üç boyutlu nikel köpük. Sekiller 6 ve 7, farkli yükleme kütlelerine sahip hibrid köpüklerin SEM görüntülerini göstermektedir. Örnegin, Sekil 6“da yer alan hibrid köpük, Sekil 75de yer alan hibrid köpügün yükleme kütlesinden daha düsük bir yükleine kütlesine sahiptir. Örnek 1: Rutenvum (IV) Oksit Nanoparçaciklara sahip Hibrid Köpük iceren Süperkapasitör Olusturulmas1 Burada tarif edildigi sekilde, Rqu nanoparçaciklar içeren iki simetrik dikdörtgen sekilli hibrid köpük üretildi. Bir gözenekli seperatör (Celgard 3501; tedarikçi: Celgard) ile iki hibrid köpük birbirinden ayrildi. Elektrolit olarak lityum sülfat (2 mol) kullanildi.
Karsilastirma Örnegi 1 Karsilastirma Örnegi 1, solvent olarak N-Metil-Z-Pirrolidon (NMP) içerisinde agirlikça yüzde 2 poliviiiiliden florür (PVDF) baglayici ile Rqu parçaciklar karistirilarak hazirlanir.
Karsilastirma Örnegi 2 Karsilastirma Örnegi 2, Ru02 parçaciklar içermeden bir üç boyutlu nikel köpük üzerinde en az bir grafen katmani ve çok sayida karbon nanotüp üretilerek hazirlanir` Örnek 1”in Çevrimsel Voltametri (CV) Ölçümleri Sigayi ve kullanilabilir gerilim araligini tahmin etmek amaciyla, litwm sülfat (2 M) içerisinde saniyede 10 milivolt (mV san` 1) ve 200 mV san`l arasindaki tarama hizlarinda Örnek l”de yer alan çevrimse] voltametri (CV) ölçümleri yapildi.
Sekil 10, 50 mV san"°lik bir tarama oraniyla, Öriiek 1 için farkli potansiyel araliklari genelinde bir çevrimsel voltametri grafigini göstermektedir. Sekil 10°da görüldügü gibi, potansiyel sinirlarin 1,0 V°tan 1,8 V°a yükselmesiyle birlikte, yüzey-redoks prosesine daha fazla RuOZ parçacik katilmaktadir. Gerilim araligi 1,8 V”u asacak sekilde arttirildiginda, tersinir yük miktarinda bir artis gözlemlenmektedir, bu durum, sulu elektrolitin hidrojen veya oksijen evrimi ile bozunmasmi öne sürmektedir. Ancak, Sekil 10°da görüldügü gibi, 1,5V'ta veya altinda anodik akimda herhangi bir anlamli artis olmamaktadir. Bu nedenle, Ornek 1°de yer alan süperkapasitör, suyun 1,23 V”ta bozunmasindan ötürü termodinamik olarak 1,0 V”luk bir çalisma gerilimi araligiyla sinirli olan, 1,0 V”luk bir çalisma gerilimi araligina sahip sulu elektrolit süperkapasitörlerin çogunlugundan yüksek olan 1,5 V”1uk bir çalisma gerilimi araligi saglayabilir. Teorik bir sinirlama olmamak kaydiyla, çalisma gerilimi araligindaki artisin, kismen hibrid köpügün elektrokimyasal kararliliginin artmasi ile iliskili oldugu düsünülmektedir.
Sekil 11, Ornek 1 için bir çevrimsel voltametri grafigini göstermektedir. Çevrimsel voltametri grafigi 10 mV san`1°1ik, 20 mV san"”1ik, 50 mV san"”1ik, 100 mV san`]”1ik tarama hizlarini göstermektedir. Sekil 11, 1,5 V”luk bir çalisma gerilimi araliginda Ornek 1”in dikdörtgene yakin CV özelliklerini göstermektedir. Tüm tarama hizlari için dikdörtgene yakin sekil ile oksidasyon ve redüksiyon piklerinin olmadigi gözlenmektedir, bu durum, Ornek 1”de yer alan süperkapasitörün küçük esdeger seri dirence, yüksek hizli islenebilme özelligine ve mükemmel elektrokimyasal performansa sahip olabildigini ortaya koymaktadir. Ayrica, CV egrilerinin ikiz görüntüye yakin sekli, siradisi tersinirlige sahip bir hizli yüzey reaksiyonuna isaret etmektedir. Tüm tarama hizlarinin özdese yakin özgül siga özellikleri, Ornek 1”te yer alan süperkapasitörün proses kararliligina, tekrarlanabilirligine ve daha yüksek performansina isaret etmistir.
Ornek 1”in Kronopotansivometri (Sari-Desari) Olçümleri Ornek 1”de yer alan süperkapasit'orün elektrokimyasal performansini daha ileri degerlendirmek amaciyla, 1,5 V°luk bir çalisma gerilimi araliginda kronopotansiyometri ölçümleri yapildi.
Sekil 12”de, Ornek 1”in, farkli akim yogunluklarinda sarj-desarj egrileri, Örnek 1 için bir hizli akim-gerilim yanitina (l-V) sahip bir mükemmel kapasitif performans ortaya koymaktadir.
Ornek 1°in Özgül Sigasi Özgül siga (CS) degerleri, Sekil 12”de yer alan sarj-desarj egrileri kullanilarak, denklem (l) CS = 2i/m(dV/dt) ile hesaplandi, bu. denklemde in, bir elektrodun (örn. hibrid köpük) karbon kütlesidir, i, desarj akiinidir ve dV/dt, desarj egrisinin egimidir. Sekil 13”te, santimetre kare basina 200 miliamper (mA cmâ) altindaki farkli akim yogunluklarinda, Ornek 1”in 'Özgül sigasi ve alan basina düsen sigasi gösterilmektedir. 1 mA cm`2”lik bir akim yogunlugunda ayni anda sigasi elde edildi. Örnek 1 ”in ve Karsilastirma Örnegi 1 ”in Çevrim Kararliligi 96 niA cmi2”lik akim yogunlugunda, Örnek 1 (Gerilim araligi 1,5 V) ve Karsilastirma Örnegi 1 (Gerilim araligi 1,0 V) için bir dizi sarj-desarj çevrimi gerçeklestirildi. Sekil 14, Örnek 1”in ve Karsilastirma Ornegi l”in çevrim kararliligini göstermektedir. Sekil l4”te görüldügü gibi, 8100 çevrimden sonra Örnek 1, nispeten sabit bir siga muhafaza etmistir. Ornek l°in siga kaliciligi, hafif bir artisla yaklasik yüzde 106”ya çikmistir. Teorik bir sinirlama olmamak kaydiyla, sigada gözlemlenen hafif artisin kismen, çevrim esnasinda aktif maddelerin elektrokimyasal aktivasyonu ile iliskili oldugu düsünülmektedir. Buna ilave olarak sigadaki hafif artis ayni zamanda, reaksiyon süresindeki artisla birlikte hibrid köpük ile elektrolit arasindaki enterfaz bölgesindeki artis ile de iliskili olabilir. Bu kendi kendini güçlendirici etki ayni zamanda uzun çalisma vadesinde (örn. 1000 çevrim üzeri) süperkapasitörün stabilize edilmesine yardimci olabilir. Ornek 1”in aksine Karsilastirma Örnegi 1°de, siga yaklasik yüzde 72,3”e düsmüstür.
Ornek l9in Potansivostatik Elektrokimvasal Empedans Spektroskopisi Olçümleri.
Ornek l'e ait süperkapasitörün performansini daha ileri düzeyde karakterize etmek amaciyla, Ornek l üzerinde potansiyostatik elektrokimyasal empedans spektrokopisi (EIS) ölçümleri yapildi.
EIS grafiklerinin yerlestirilmesi için kullanilan Randle modeli esdeger devresi Sekil 16”da gösterilmektedir. Sekil 16”da görüldügü gibi, R,, esdeger seri dirençtir (ESR), RCT, elektrot- elektrolit (örn. hibrid köpüklü elektrolit) direncidir, RL, sizdirinazlik mukavemetidir, CPEDL, çift katmanli sabit faz elemanidir (CPE), Wo, Warburg elemanidir, ve CPEL, kütle sigasidir. Tüm devre elemanlari için yerlestirilmis olan veriler Tablo Pda yer almaktadir.
Ornek 1 Rs RCT CPEDL Wo CPEL RL Çevrim HDL : 0,65 WQR:0,5 HL: 0,83 Sekil 15, Ornek 1 için potansiyostatik elektrokimyasal empedans spektroskopisi ölçümlerini gösteren bir grafiktir. EIS grafiklerinin hazirlanmasi için kullanilan esdeger devre Sekil 16”da gösterilmektedir. Sekil 15 ”te görüldügü gibi, birinci çevrimden ve 8100. çevrimden her biri lineere ve dikeye yakin özellikler göstermektedir. Mutlak ideallikten bir miktar sapma belirgin olarak görülmektedir, ancak bu durum, gözenekli matrisin gözenek boyutunun genis bir aralikta degismesine bagli olarak frekans dagiliminin bir sonucu olabilir. Her iki spektrum, yaklasik 1,5 ohm”luk (Q) düsük bir ESR degerine sahiptir, bu da, Ornek 1”in bir elektromekanik çevrim kararliligina sahip oldugunu ortaya koymaktadir. 8100 çevrimden sonra ESR degerinin 1,7 Q“den 1,52 Q“e düsmesi, çevrim esnasinda aktif maddelerin elektrokimyasal aktivasyonuna bagli olarak elektrotlarin iç direncinde meydana gelen bir azalmaya karsilik gelebilir.
Yük transferi direnci (RCT), elektrot-elektrolit enterfazindaki (öm. hibrid köpük-elektrolit enterfazi) redoks indirgemelerinin hizini karakterize eder. Yük transferi direnci, elektrot-elektrolit enterfazi içerisinde gerçeklesen iyon tasinmasinin hizini belirleyebilir. Yük çevrimi performansinin artmasinda rolü oldugu degerlendirilebilecek olan diger bir faktör, rutenyum (IV) oksit/karbon nanotüp ag tabakasi ile akim kollektörü (örn. gözenekli metal substrat) arasindaki yük transferini kolaylastiran en az bir grafen katmanidir. Buna ilave olarak, nispeten küçük yük transferi direnci, elektrot-elektrolit enterfazinda daha büyük bir kontak alani ile iliskilendirilebilir. Bu nedenle, iyon transferi ve yük transferi iyilestirilebilir. Sabit faz elemani (CPE), iyoii ve/veya elektron yüklerinin ayrimiiidan ötürü katilar ve iyonik çözeltiler arasindaki enterfazlarda meydana gelen çiftli katmani temsil eder. Tablo Fde görüldügü üzere, CPEDL, yük çevrimiyle birlikte artar. Bunun nedeni, süperkapasitör tekrarli olarak çevrimlendikçe daha fazla maddenin aktive olmasi ve buna bagli olarak yüzey alaninda artis olmasidir. Bu durum ayni zamanda, 8100 çevrimden sonra yük transferi direncinde meydana gelen düsüs ile de desteklenmektedir. 8100 çevrim sonrasinda çiftli katman sigasi yaklasik yüzde 1000 oraninda artarken, yük transferi direnci yaklasik yüzde 80 oraninda azalmistir. Warburg elemani (WG), ara frekans bölgesinde iyonlarin gözenekli elektroda difüzyonunu temsil eder.
Warburg bölgesinin egimi, çiftli elektrik katmanin olusma hizim belirler. Sizdirmazlik mukavemeti (RL), CPEL ile paralel olarak degerlendirilir. CPEL, gerilimden bagimsiz Faradaik yük transferi prosesleri ile ortaya çikan psödo-sigayi belirtir. Çevrim öncesinde ve sonrasinda, Ornek 1 için psödo-sigada anlamli bir degisim gözlenmemektedir.
Sekil 17, birinci çevrim sonrasi Ornek 1 için olan deney ve model EIS ölçümlerini göstermektedir. Deneysel EIS ölçümleri, ölçülen elektrokimyasal empedans spektrumlardir ve model 1318 ölçümleri, esdeger devre hazirlanarak elde edilir. Sekil l8”de, 8100. çevrim sonrasi Örnek 1 için olan deney ve model EIS ölçümleri gösterilmektedir.
Burada degerlendirildigi üzere, Randle modeli esdeger devresi Sekil 16”da gösterilmektedir. Sekil 17”de, 1. çevrimden sonra RGM için kompleks empedansa iliskin deneysel ve modellenmis Nyquist grafikleri gösterilmektedir. Sekil 18°de, 1. çevrimde ve 8100. çevrim sonrasinda RGM için kompleks empendasa iliskin deneysel ve modellenmis Nyquist grafikleri gösterilmektedir.
Sekil 19, birinci çevrimde ve 8100. çevrim sonrasinda, Örnek 1 için, frekansa göre degisen normalize edilmis reel sigayi göstermektedir. Sekil 20, birinci çevrimde ve 8100. çevrim sonrasinda, Örnek 1 için, frekansa göre degisen normalize edilmis sanal sigayi göstermektedir. Örnek 1 için, 8100 çevrimden sonra, Örnek 1”e göre birinci çevrimde daha yüksek bir kapasitif ve daha düsük bir rezistif davranis gösterdigi gözleinlenebilir. 8100 çevrimden sonra Örnek 1, birinci çevrimdekine göre daha hizli bir dielektrik gevseme süresi göstermektedir. Bu nedenle, Örnek 1 için çevrim sayisinin artmasiyla birlikte iyon difüzyonu daha da hizlaninaktadir.
Sekil 21; Örnek 1, Karsilastirma Örnegi 1 ve Karsilastirma Örnegi 2 için EIS grafigini göstermektedir. Sekil 22; Örnek 1, Karsilastirma Örnegi 1 ve Karsilastirma Örnegi 2 için yüksek frekans bölgesi ElS grafiklerini göstermektedir. Sekil 22”de görüldügü gibi, RuÖz nanoparçaciklarin uygulanmasi (Örnek 1), ESR°de 1,253 Q“den 1,7 Q“ye kadar olan hafif bir artis meydana getirmistir. Karsilastirma Ornegi 2”ye kiyasla (, Ornek 1'de çok daha düsük bir ESR elde edilmektedir (1,7 0). Yaklasik %45”lik bir azalma.
Ornek l'in Ragon Grafigi Sekil 23, Örnek l”in enerji yogunluklari ve güç yogunluklari ile ilgili bir Ragon grafigini göstermektedir.
Burada degerlendirildigi üzere, burada tarif edilen yöntem, lityuin iyon pillerde kullanilabilen hibrid nanoyapilarin olusturulmasi için bir baglayici içermeyen teknik saglayabilir. Mevcut bulusun konusu olan hibrid nanoyapi, 900 mAh g-1°1ik bir tersinir kapasiteye sahip olabilir, bu deger, dikey olarak hizalanmis karbon nanotüpler içeren diger grafitli sistemlerden daha yüksektir. Mevcut bulusun konusu olan hibrid iianoyapi, yüksek bir yük çevrim kararliligi göstermistir. Örnegin, hibrid nanoyapi, bir yandan sarj-desarj çevrimleri sonrasi gözenekli ag yapisini muhafaza ederken, diger yandan 250 çevrim boyunca yaklasik %100 Coulomb verimine sahip olacak sekilde, yaklasik %9971uk kapasite kaliciligi sergilemistir. Özet olarak, grafen/karbon nanotüp köpük yapisinin ortam basinçli kimyasal buharli çökeltimi ve Rqu nanoparçaciklarin basit banyolu çökeltimi ile hazirlanmis olan bir hibrid köpük ortaya konmustur. Bu elektrot hazirlama yöntemi, yüksek enerjili-yogunluklu süperkapasitör uygulamalari için pratik, ölçeklenebilir ve düsük maliyetli bir yaklasim sunar. Iki adimli proses basarili bir sekilde, karbon nanotüpler ile Rqu nanoparçaciklar arasinda birbirine dolaninis bir ag meydana getirecek sekilde grafen/karbon nanotüp omurgasi üzerine Rqu nanoparçaciklarin koruyucu kaplamasinin yapilmasini saglamaktadir. Metal oksit nanoyapilarin grafen/karbon nanotüp köpük yapisi ile bu sekilde entegre edilmesi, ayni anda üstün gravimetrik performans ve alan basina kapasitif performans saglamistir (502,78 F g`] ”lik özgül siga ve 1,11 F cm`2°lik alan sigasi).
Siganin artmasi ve 1,5 V”luk genislemis çalisma gerilimi araligi, enerji yogunlugu) ve güç yogunlugunu 512 kWh kg“ya (0,563 kWh cm`2”lik alan basi güç yogunlugu) çikarabilmektedir. Ayrica, hibrid köpük, 8100 çevrim genelinde yaklasik %106”lik siga kaliciligi olarak bir yük çevrim kararliligi saglayabilmektedir. Elektrokimyasal kararlilik, kapasitif performans ve hazirlama kolayligi, hibrid köpügün eski süperkapasitörlere göre avantajli olabildigini göstermektedir.
MANGAN (IV) NANOTELLER IÇEREN HIBRID Mangan (IV) Oksit Parçaciklarin Olusturulmasi dakika boyunca, manyetik karistirma yapilarak potasyum permanganat (KMnO4; 10 ml; 0,20M) inangan (ll) sülfat (MnSO4; 10 ml; 0,10M) ile karistirilarak bir si'JSpansiyon elde edildi. Çözelti daha sonra 40 ml”lik Teflon kapli bir otoklava aktarildi ve 160 santigrat dereceye isitildi. Alfa mangan (IV) oksit (0(-Mn02) nanot'upler (ayni zamanda “MnOZ” olarak da ifade edilmektedir) içeren bir ürün çözeltisi elde edildi. Bu MnOz nanoteller, birkaç kez deiyonize su ve saf etanol ile yikanarak inorganik iyonlar ve diger safsizliklar uzaklastirildi. Kimyasal reaksiyon su sekildedir: Mangan (IV) Oksit nanotellerin X-isini Kirinim (XRD) Olçümleri XRD ölçümleri, MnOz nanotellerin fazini ve satligini teyit etmek için gerçeklestirilir. Sekil 283den hareketle, Sekil 28, MnOZ nanotellerin XRD paternini göstermektedir. XRD paterni, a=9,7847 A ve c=2,8630 A ya da Ot-MnOZ ile es yapili olan kriptomelan olarak indekslenebilir.
Hazirlanmis olan Alfa-Mangan (IV) Oksit nanotellerin Transmisvon Elektron Mikroskobu Görüntüleri MnOz nanotellerin yapisi ve bilesimi, 300 kV°luk bir artisli geriliinde, bir EDAX enerji dagilim spektrometresi (EDS) ile teçhiz edilmis bir CM ile daha ileri olarak incelenir. Sekil 29, hazirlanmis olan Ot-Mn02 nanotellerin TEM görüntüsünü göstermektedir. Sekil 29”da görüldügü gibi, MnOz kristalleri, tel ekseni nonnali olan yaklasik 20 nm ila yaklasik 50 nm arasinda ölçülere, ve yaklasik I am ila yaklasik 5 mm arasinda degisen uzunluklara sahip bir nanotel morfolojisi göstermektedir.
Sekil 30, Ot-MnOZ nanotellerin yüksek çözünürlüklü TEM örgü görüntüsünü göstermektedir. Alfa-Mn02 yapilari, c-eksenine dik kesitler halinde kare tüneller olusturan çiftli ortak kenarli MnOÖ oktahedrasi ile olusturulan bir tünel yapisina dayalidir, burada tüneller, C-eksenine paralel olarak uzanir. Sekil 30”da, tünellerin diyagonali boyunca olan bir görüntü yer almaktadir. Sekil 30”da, e- ekseni normali olan sirasiyla 1,0 nm°lik ve 1,3 nm”lik ölçülere sahip yigilma defektleri gösterilmektedir, bunlar, farkli sayida ortak kenarli Mn06 oktahedrasi tarafindan olusturulan daha genis tüneller olarak yorumlanabilir.
Tek bir M1102 nanotel üzerinde EDS analizi yapilarak bilesimi ayrica teyit edildi. Sekil 32'de, hazirlanmis alfa-mangan (IV) oksit nanotellerin EDS spektrumu gösterilmektedir. Sekil 323de, kriptomelan ile 0(-Mn02 arasinda bir sinirli kati çözeltinin olusmasi olarak yorumlanabileeegi üzere, az miktarlarda potasyum (K) ile birlikte ana bilesenler olarak mangan (Mn) ve oksijen (O) varligi gösterilmektedir. Bakir (Cu) ve kalsiyum (C) pikleri, TEM destek haritasindan elde edilir.
Mangan (IV) Oksit Nanotellerin Seçili Alan Kirinim (SAD) Paterni.
Hazirlanmis alfa-mangan (IV) oksit nanotellerin seçili alan kiriniin (SAD) paterni tayin edilir. Sekil 31, bir tekli MnOz nanotelin SAD paternini göstermektedir. Mn02 nanotel; tetragonal 0(-Mn02”nin veya Ol-Mn02 ile es yapili olan kriptomelanin [IOl] bölge ekseni olarak indekslenebilir.
Mangan (IV) Oksit Kenetli Grafen ve Karbon Nanotüp içeren Hibrid Köpük ( “Hibrid Köpük”) Olusturulmasi 0,5 mm kalinliga sahip nikel köpük (örn. bir gözenekli metal substrat); yüzeyin büyük ölçüde kirlilikten arinmis olmasini saglamak, köpük içerisindeki artik gerilimi tahliye etmek, ortalama tane boyutunu arttirmak ve ayni zamanda yüzeyi düzlestirmek için temizlenir ve tavlanir. Bir reaktif iyon daglayici 02-plazmasi uygulanir ve e-isinli buharlastirma islemiyle plazma ile islenen nikel köpügün yüzeyinde 1-5 nm,lik Fe katalizörleri çökeltilir (Temescal, BJD-1800). Hazirlanmis olan nikel köpük, bir Ar/Hz atmosferi içerisinde ortam basinci altinda 750°C”ye isitilir, ve bir kaplanmis gözenekli metal substrat elde etmek amaciyla, nikel köpük çerçevesi üzerine senkronize halde grafen ve karbon nanotüp üremesini tetiklemek ve sürdürmek için asetilen uygulanir. Ureme sonrasinda kap, dakika basina 50 santigrat derecelik bir ortalama soguma hizinda oda sicakligina (25 santigrat derece) sogutulur.
MnOz nanoparçaciklar, bir çamur olusturacak sekilde, etanol içerisinde disperse edilir. Kaplaninis gözenekli metal substrat, MnOz nanoteller içeren çamura daldirilir ve MnOz nanoteller içeren bir hibrid köpük elde edecek sekilde, kaplanmis gözenekli substratin yüzeyinde MnOz nanoteller çökeltilir. MnOz nanoteller çökeltildikten sonra, hibrid köpük 1 saat boyunca llOOC,de kurutulur, ve 6 saat boyunca vakum altinda ISOOC”de tavlanir.
Aktif maddenin yükleme kütlesi basit bir sekilde; zaman, katalizör miktari ve karbon kaynagi konsantrasyonu ve ayni zamanda MnOz çözelti banyosunun konsantrasyonu ve çökelim süresi dahil olmak üzere CVD prosesinin çesitli üreme kosullari ile kontrol edilebilir. Bu çalismada yükleme kütlesinin; en az bir grafen katmaniiiin, çok sayida karbon nanoyapinin ve M1102 nanotellerin toplam agirligi oldugunu, ve bu degerin, yükleme öncesinde ve sonrasinda nikel köpügün agirligindaki degisim ölçülerek elde edilebildigini dikkate almak önemlidir.
Islemden geçirilmemis nikel köpügün, kaplayici gözenekli metal substratin ve hibrid köpügün yapisal ve morfolojik özellikleri sirasiyla Sekiller 24-26°da yer alan SEM görüntüleri ile gösterilmektedir. Sekil 24“te, islemden geçirilmemis nikel köpügün bir SEM görüntüsü yer almaktadir, burada islemden geçirilmemis nikel köpügün 20 um°lik bir ortalama tane boyutuna sahip oldugu. lokal olarak oldukça temiz ve homojen morfolojisi gösterilmektedir.
Sekil 25, kaplanmis gözenekli metal substratin bir SEM görüntüsünü göstermektedir. Yani, en az bir grafen katmani ve çok sayida karbon nanotüp içeren nikel köpük. Sekil 25”te, oldukça büyük bir yüzey alanina sahip yogun sekilde gruplanmis ve rasgele yönelimli karbon nanotüplere sahip oldukça gözenekli kaplanmis gözenekli metal substrat gösterilmektedir. Sekil 26, M1102 nanoteller içeren bir hibrid köpügün bir SEM görüntüsünü göstermektedir. Sekil 267da görüldügü gibi, MnOz nanoteller, kaplanmis gözenekli metal substratin yüzeyine homojen ve yogun sekilde tutunmaktadir, bu da basarili bir sekilde grafen/karbon nanotüp/metal oksit hibrid nanoyapinin meydana gelmesini saglainistir.
Hibrid Köpügün Eneri'i Dagilim Spektroskopisi (EDS) Mikroanalizi Sekil 27, MnOz nanoteller içeren hibrid köpügün EDS mikroanalizini göstermektedir. Mikroanaliz, hibrid köpügün Mn, 0, C, Ni, K°dan meydana geldigini göstermektedir. EDS analizi, Mn ve 0 için 1:2”lik bir yüzde agirlik orani ortaya koymaktadir, bu da hibrid köpükte MnOZ nanotellerin yogun bir sekilde var olduguna isaret etmektedir. Örnek 2: Mangan (IV) Oksit Nanotellere sahip Hibrid Köpük içeren Süperkapasitör Olusturulmasi Burada tarif edildigi sekilde, mangan (IV) oksit nanoteller içeren iki simetrik dikdörtgen sekilli hibrid köpük üretildi. Bir gözenekli seperatör (Celgard 3501; tedarikçi: Celgard) ile iki hibrid köpük birbirinden ayrildi. Elektrolit olarak lityum sülfat (2 mol) kullanildi.
Karsilastirma Örnegi 3 Karsilastirma Örnegi 3”te, yüzeyde çökeltilmis olan mangan (IV) oksit nanotellere sahip islenmemis nikel köpük yer almaktadir.
MriOz nanoteller, solvent olarak NMP içerisinde %2 PVDF baglayici ile karistirilir ve islenmemis nikel köpügün yüzeyinde çökeltilir.
Karsilastirma Örnegi 4 Karsilastirma Örnegi 4, çökeltilmis Mn02 nanotellere sahip nikel folyo içerir. M1102 nanoteller, solvent olarak NMP içerisinde %2 PVDF baglayici ile karistirilir ve nikel folyo yüzeyinde çökeltilir. Örnek 2”de Yer Alan Cevrimsel Voltametri (CV) Ölçümleri Sigayi ve kullanilabilir gerilim araligini tahmin etmek amaciyla, lityum sülfat (2 M) içerisinde 2,5 mV san] ila 1000 mV san_l arasindaki tarama hizlarinda Örnek 2”de yer alan çevrimsel voltametri (CV) ölçümleri yapildi. Sekil 33, 50 mV san"°lik bir tarama oraniyla, Ornek 2 için farkli potansiyel araliklari genelinde bir çevrimsel voltametri grafigini göstermektedir. Sekil 33”te, hibrid köpük içeren süperkapasitörün çesitli çalisma gerilimi araliklarindaki CV özellikleri görülmektedir. Potansiyel sinirlari yükseldikçe, redoks prosesine daha fazla MnOz katilmaktadir. Sekil 33”te görüldügü gibi, gerilim araligi 1,8 V üzerine çiktiginda, artan miktarda bir tersinmez yük geçisi olmaktadir. Bu sonuçlar, bu tip bir kapasitörün, sulu elektrolit süperkapasitörlerin çogunlugundan (~1,0 V) daha yüksek olan 1,6 V”luk bir çalisma gerilimi araliginda çalismasinin fizibil oldugunu ortaya koymaktadir.
Sekil 34, Örnek 2 için farkli tarama oranlari altinda bir çevrimsel voltametri grafigini göstermektedir. Ornek 2 için söz konusu olan çevrimsel voltametri ölçümleri, 20 mV san-i, 50 mV san_ 1, 100 mV san`1, ve 200 mV san'1 ”lik tarama hizlarinda gerçeklestirilir.
Sekil 34, 1,6 V°luk bir çalisma gerilimi araliginda Ornek 2°nin dikdörtgene yakin CV özelliklerini göstermektedir. Tüm tarama hizlari için dikdörtgene yakin sekil ile oksidasyon ve redüksiyon pikleriniii olmadigi gözlenmektedir, bu durum, Ornek 2”de yer alan süperkapasitörün küçük esdeger seri direnç, yüksek hizli islenebilme özelligine ve mükemmel elektrokimyasal performansa sahip oldugunu ortaya koymaktadir. Ayrica, CV egrilerinin ikiz görüntüye yakin sekli, siradisi tersinirlige sahip bir hizli yüzey reaksiyonuna isaret etmektedir.
Sekil 35, Örnek 2 için farkli tarama oranlari altinda norinalize edilmis CV grafiklerini göstermektedir. Farkli tarama hizlari için söz konusu olan özdese yakin özgül siga özellikleri, Ornek 2”te yer alan süperkapasitörün olaganüstü proses kararliligina, tekrarlanabilirligine ve üstün performansina isaret etmektedir.
Ornek 2”nin Kronopotansiyometri (Sari-Desar i) Olçümleri Ornek 2”de yer alan süperkapasitörün elektrokimyasal performansini daha ileri degerlendirmek amaciyla, 1,905 mA cm`2”1ik bir akim yogunlugunda, 1,6 V”luk bir çalisma gerilimi araliginda kronopotansiyometri ölçümleri yapildi. Sekil 367da, Ornek 27in, tek bir akim yogunlugu genelindeki sarj-desarj özellikleri gösterilmektedir. Lineere ve siinetrige yakin sarj ve desarj egrileri, Örnek 2 için bir hizli akim-gerilim (l-V) yanitina sahip bir mükemmel kapasitif performans ortaya koyinaktadir.
Sekil 37 ve Sekil 38, Örnek 2”nin, farkli akim yogunluklarinda sarj-desar j egrilerini göstermektedir.
Ornek 2”in Özgül Sigasi Ozgül siga (CS) degerleri, Sekiller 37 ve 38,de yer alan sarj- desarj egrileri kullanilarak, denklem (1) CS = 2i/m(dV/dt) ile hesaplandi, bu denklemde in, bir elektrodun (örn. hibrid köpük) karbon kütlesidir, i, desarj akimidir ve dV/dt, desarj egrisinin egimidir.
Sekil 39”da, 180 mA cm'2 altindaki farkli akim yogunluklarinda, Ornek 2°nin 'Özgül sigasi ve alan basina düsen sigasi gösterilmektedir. yogunlugunda elde edilmektedir. Daha yüksek sarj/desarj akim yogunluklari için dahi siganin yüksek olmasi, Örnek 2 için mükemmel bir yüksek islenebilirlik oranini teyit etmektedir. Örnek 2”nin Çevrim Kararliligi. Karsilastirma Örnegi 3 ve Karsilastirma Örnegi 4 Uzun bir çevrim Ömrüne sahip olunmasi, süperkapasitör elektrotlarin uygulanmasi için önemli bir faktördür. 48 mA cm`2”1ik bir akim yogunlugu ile, Örnek 2 (Gerilim araligi 1,6 V) ve Karsilastirma Örnegi 3 (Gerilim araligi 1,0 V) ve Karsilastirma Örnegi 4 (Gerilim araligi 1,0) için 13000 sarj-desarj çevriminden olusan bir test islemi gerçeklestirilir. Sekil 40; Örnek 2”nin, Karsilastirma Örnegi 37ün ve Karsilastirma Örnegi 37ün çevrim kararliligini göstermektedir. 13000 çevrim sonra, Karsilastirma Örnegi 3”e (yaklasik %35 ”lik siga kaliciligi) ve Karsilastirma Örnegi 4”e (yaklasik %30°luk siga kalieiligi) kiyasla Örnek için üstün siga kaliciligi (yaklasik %97,94) elde edildi. Örnek 2, uygulamadaki enerji depolama cihazlarindaki uygulamalar için bu tip nanokarbon/metal hibrid nanoyapi köpügün mükemmel elektrokimyasal performansini ortaya koymaktadir.
Ilk 500 çevrimde, yaklasik %109,5”lik bir hafif siga artisi gözlenmektedir. Ilk 500 çevrim içerisinde Örnek 2”de gerçeklesen bu hafif siga yükselisi (yaklasik %9,5), bir reaksiyon süresi artisiyla birlikte hibrid köpük ile elektrolit arasindaki etkili enterfaz alaninin büyümesinden kaynaklanabilir. Bu kendi kendini güçlendirici etki ayni zamanda uzun çalisma vadesinde süperkapasitörün stabilize edilmesine yardimci olabilir. Örnek 2”in Potansivostatik Elektrokimvasal Emnedans Spektroskopisi Ölçümleri.
Ornek 2”e ait süperkapasitörün performansini daha ileri düzeyde karakterize etmek amaciyla, Örnek 2 üzerinde potansiyostatik elektrokimyasal einpedans spektrokopisi (EIS) ölçümleri yapildi. Sarj-desarj çevrimi esnasinda iç dirençteki degisimi potansiyostatik EIS ölçümleri yapildi. Sekil 41 ”de Ornek 2”nin bir EIS çevrimlerden sonra lineere ve dikeye yakin özellikleri ve EIS ölçümleri için 1 O etrafinda bir özdes esdeger seri dirence sahip bir dizi sabit spektrumu göstermektedir, bu durum yine, hibrid köpügün siradisi bir elektrokimyasal çevrim kararliligini ortaya koymaktadir.
Ornek 2”de elde edilen mükeinmel çevrim performansi, dolaninis karbon nanotüp - MnOz nanotel ag katmani ile akim kollektörü (nikel köpük) arasindaki yük transferini kolaylastiran grafen katmani ile iliskilendirilebilir.
Sekil 42; Örnek 2°nin ve Karsilastirma Ornegi 3”ün, bir elektrokiinyasal einpedans spektroskopisi grafigini göstermektedir.
Yaklasik 6,28 Q ”luk bir ESR°ye sahip olan Karsilastirma Örnegi 3'e kiyasla, Ornek 2 ile, yaklasik %600 iyilesme anlamina gelen daha düsük bir ESR degeri (yaklasik 0,9 ohm) elde edilmektedir.
Ra gon Grafikleri Sekil 43, farkli süperkapasitör sistemleri için enerji yogunluklari ve güç yogunluklari ile ilgili bir Ragon grafigini göstermektedir. Enerji yogunlugu ve güç yogunlugu, kronopotansiyometri ölçüm sonuçlarina dayalidir. Enerji yogunlugu (E) ve güç yogunlugu (P), denklemler (x) ve (X) kullanilarak hesaplanir: E :70 Av 2 burada t, toplam desarj süresidir, CS sarj-desarj kaynakli `Özgül siga degeridir, ve AV, normalde sulu ortam için 1,0 V olan potansiyel araligidir. Örnek 2, 6,04 kW kg"'”de 391,7 Wh kg-”iik yüksek bir enerji yogunlugu sergilemektedir, bu deger, 799,84 kW kg'1°de kademeli olarak 377,7 Wh kg`1°e düsmektedir. Bu sonuçlar; Karsilastirma Örnegi 5 (grafen/karbon nanot'up köpükler), Karsilastirma Örnegi 6 (grafen filmler), Karsilastirma Örnegi 7 (Mn02 nanotel/grafen), Karsilastirma Örnegi 8 (tek Cidarli karbon nanotüpler (SWNT)/ Rqu nanoteller), Karsilastirma Örnegi 9 (sulu olmayan elektrolitli SWNT), Karsilastirma Örnegi 10 (çok cidarli karbon nanotüpler (MWNTler)), Karsilastirma Örnegi 11 (dikey hizali MWNTler), Karsilastirma Örnegi 12 (polianilin PAND), Karsilastirma Örnegi 13 (polipirrol (PPy)), ve Karsilastirma Örnegi 14 (Poli(etilendioksitiyofen) (PEDOT)) gibi daha önceden bildirilmis olan sistemlere kiyasla daha yüksektir. Belirtilen enerji yogunlugu ve güç yogunlugu degerleri, elektrotlarin aktif maddelerinin kütlesine dayalidir.
Ozet olarak, grafeii/karbon nanotüp köpük yapisinin ortam basinçli kimyasal buharli çökeltiini ve Mn02 nanotellerin basit banyolu çökeltiini ile hazirlanmis olan bir hibrid köpük ortaya konmustur. Bu elektrot hazirlama yöntemi, yüksek enerjili-yogunluklu süperkapasitör uygulamalari için pratik, ölçeklenebilir ve düsük maliyetli bir yaklasim sunar. Iki adinili proses basarili bir sekilde, çok Cidarli karbon nanotüpler ile Mn02 nanoteller arasinda birbirine dolanmis bir ag meydana getirecek sekilde, grafen/çok cidarli karbon iianotüp omurgasi üzerine 0(-Mn02 nanotellerinin koruyucu kaplainasimn yapilmasini saglamaktadir. Metal oksit nanoyapilarin grafen/çok cidarli karbon naiiotüp köpük yapisi ile bu sekilde entegre edilmesi, elektrotlarin siradisi bir kapasitif özellige ve yüksek iletkenlige sahip olmasini saglamistir. Düsük yogunluk, mükeniinel süneklik, yüksek elektrokiinyasal kararlilik (13.000 çevrim genelinde yaklasik %100 siga kalieiligi) ve mükemmel kapasitif perforinans yogunlugu: , hibrid köpügün eski süperkapasitörlere göre avantajli olabildigini ortaya koymaktadir.
Cesitli Notlar ve Örnekler Burada açiklanan yöntemleri ve hibrid karbon nanotüp ve grafen nanoyapilari daha ayrintili tarif etmek için, burada, sinirlandirici olmayan bir örnekler listesi verilmistir: Oniek 1°de, bir enerji Cihazi; bir gözenekli metal substrat; gözenekli metal substratin bir yüzeyinde çökeltilmis en az bir grafen katmani; en az bir grafen katmaninin bir yüzeyi üzerinde üretilmis çok sayida karbon nanotüp; ve çok sayida karbon nanotübün en az bir yüzeyinde ve en az bir grafen katmaninin yüzeyinde çökeltilmis çok sayida metal oksit nanoyapi içerir.
Ornek 2”de, Ornek l”in konusu, istege bagli olarak, çok sayida metal oksit nanoyapi, rutenyum (IV) oksidin ve mangan (IV) oksidin en az birini içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 3”te, Örnekler 1 veya 2”den herhangi birinin veya bunlarin herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, çok sayida metal oksit nanoyapi, rutenyum (IV) oksit nanoparçaciklarin, rutenyum (IV) oksit nanoplaklarin ve rutenyum (IV) oksit nanotellerin en az birini içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 4'te, Ornek l”den 3'e kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, çok sayida metal oksit nanoyapi mangan (IV) oksit nanotel içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 5°te, Ornek l°den 4°e kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, gözenekli metal substrat bakirin, alüminyumun ve nikelin en az birini içerecek sekilde yapilandirilabilir. herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, enerji cihazi bir baglayici içermeyecek sekilde yapilandirilabilir. herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, en az bir grafen katmani, yirmiden az grafen katmani içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 8”de, Ornek l°den 7”ye kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, enerji cihazinin bir yükleine kütlesi yaklasik 0,0005 gram ila yaklasik 0,1 gram araliginda olacak sekilde yapilandirilabilir. herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, yükleme kütlesi, bir art yüklenmis gözenekli metal substratin bir kütlesi ile bir ön yüklenmis gözenekli inetal substratin bir kütlesi arasindaki fark ile tayin edilecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek lO'da, Ornek liden 921 kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, art yükleninis gözenekli metal substrat gözenekli metal substrati, en az bir grafen katmani, çok sayida karbon nanotüp ve çok sayida metal oksit nanoyapi içerecek sekilde, ve ön yüklenmis gözenekli metal substrat gözenekli inetal substrati içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek ll”de, bir süperkapasitör; sunlari içeren bir birinci elektrot içerebilir: bir gözenekli metal substrat; gözenekli metal substratin bir yüzeyinde çökeltilinis en az bir grafen katmani; en az bir grafen katmaninin bir yüzeyi üzerinde üretilmis çok sayida karbon nanotüp; ve çok sayida karbon nanotübün en az bir yüzeyinde ve en az bir grafen katmaninin yüzeyinde çökeltilmis çok sayida metal oksit nanoyapi. Süperkapasitör; sunlari içeren bir ikinci elektrot içerebilir: bir ikinci gözenekli metal substrat; ikinci gözenekli metal substratin bir yüzeyinde çökeltilmis en az bir grafen katmani; en az bir grafen katmaniiiin en az bir yüzeyi üzerinde üretilmis çok sayida karbon nanotüp; ve çok sayida karbon nanot'ubün en az bir yüzeyinde ve en az bir grafen katmaninin yüzeyinde çökeltilmis çok sayida metal oksit nanoyapi. Süperkapasitör; bir elektrolit; ve birinci elektrot ile ikinci elektrot arasina yerlestirilmis bir seperatör içerebilir. herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, birinci gözenekli metal substrat ve ikinci gözenekli metal substrat bakirin, alüminyumun ve nikelin en az birini içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek l3°te, Örnekler 1”den 12”ye kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya bunlarin herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, çok sayida metal oksit nanoyapi, rutenyum (IV) oksitiii ve mangan (IV) oksitin en az birini içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 14°te, Ornek 1°deii l3°e kadar olan Omeklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, en az bir grafen katmani, yirmi veya daha az grafen katmani içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 15”te, Ornek l°den 14°e kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, birinci elektrot ve ikinci elektrot, bir baglayici içermeyecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 16,da, bir yöntem, kimyasal buharli çökeltim prosesi uygulanarak, bir gözenekli metal substratin bir yüzeyi üzerinde en az bir grafen katmaninin üretilmesini; bir kaplanmis gözenekli metal substrat olusturacak sekilde, çok sayida karbon nanotüpün, en az bir grafen katmaninin bir yüzeyinde kimyasal buharli çökeltim yoluyla üretilmesini, ve bir hibrid köpük olusturacak sekilde, çok sayida metal oksit nanoyapinm, kaplanmis gözenekli metal substratin bir yüzeyine çökeltilmesini içerebilir.
Ornek 17°de, Ornek l°den 16”ya kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, en az bir grafen katmaninin ve çok sayida karbon nanotüpün üretilmesi öncesinde yöntem: gözenekli metal substratin yüzeyine bir reaktif iyonlu daglama plazmasinin uygulanmasini; ve gözenekli metal substratin yüzeyinde katalizör parçaciklarinin çökeltilmesini içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Ornek 18”de, Ornek l*den 16sya kadar olan Orneklerden herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, kaplanmis gözenekli metal substratiii belli bir süre ultraviyole isinlari ile üretilmis ozon ile islenmesini içerecek sekilde yapilandirilabilir. herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, çok sayida metal oksit nanoyapinin çökeltilmesi, kaplanmis gözenekli metal substratin, hidroz rutenyum (IV) oksit nanoyapilar ve deiyonize su içeren bir birinci çözeltiden ve alfa- mangan (IV) oksit nanoteller ve etanol içeren bir ikinci çözeltiden birine daldirilmasini içerecek sekilde yapilandirilabilir. herhangi birinin veya herhangi bir kombinasyonunun konusu, istege bagli olarak, bir birinci süre boyunca bir birinci sicaklikta hibrid köpügün kurutulmasini, ve bir ikinci süre boyunca bir ikinci sicaklikta hibrid köpügün tavlaninasini içerecek sekilde yapilandirilabilir.
Bu sinirlandirici olmayan örnekler herhangi bir permütasyonda veya koinbinasyonda kombine edilebilir. Yukaridaki Ayrintili Tarifin kisitlayici degil açiklayici olmasi amaçlanmistir.
Ornegin, yukarida tarif edilen örnekler (veya bunlarin bir veya daha fazla eleinani) birbirleriyle kombinasyon halinde kullanilabilir.
Mesela teknikte nomial uzmanliga sahip bir kisi tarafindan, yukaridaki tarif incelendikten sonra, diger uygulama örnekleri de kullanilabilir. Ayni zamanda, tarife akicilik kazandirmak amaciyla çesitli özellikler veya elemanlar birlikte gruplandirilabilir. Bu husus, isteinlerde tarif edilmemis olan bir özelligin herhangi bir istem için gerekli olmasinin amaçlandigi yönünde yorumlanmamalidir. Bundan ziyade, bulusun konusu, tarif edilmis olan belirli bir uygulama örneginin özelliklerinin tümünden daha azini tasir yapida olabilir. Bu nedenle, asagidaki istemler, Ayrintili Tarife, istemlerden her biri kendi basina ayri bir uygulama örnegini temsil edecek sekilde dahil edilmistir. Bulusun kapsami, asagidaki ekli isteinlere dayali olarak, ve bu istemlerin üzerinde hak sahibi oldugu esdeger buluslarin tüm kapsami ile birlikte tayin edilmelidir.
Uygulamada, “içerir” ve “...°de oldugu” terimleri, sirasiyla kullanilmaktadir. Ayni zamanda asagidaki istemlerde, “içerir” ve ardindan siralanmis olanlara ilave unsurlar içeren bir yöntem, bir pil veya bir enerji cihazi, halen daha o isteinin kapsamina giriyor olarak kabul edilir. Ayrica, asagidaki istemlerde, “birinci”, “ikinci” ve ettikleri unsura herhangi bir sayisal kisitlama getirme ainaci tasimamaktadir.
Bu belgede “bir” terimi, patent dokümanlarinda yaygin oldugu sekliyle, “en az biri” veya “biri veya daha fazlasi” kullanimlarindan veya diger Örneklerinden bagimsiz olarak ilgili unsurun birini veya birden fazlasini içerecek sekilde kullanilmaktadir.
Bu. belgede “veya”terimi, aksi belirtilmedikçe münhasir olinayan bir kullanima isaret etmekte, ya da “A veya B”, “B”yi degil, ancak A°yi”, Bu belgede “içerir” ve “...°de oldugu” terimleri, sirasiyla “sahiptir” ve zamanda asagidaki istemlerde, “içerir” ve “sahiptir” terimleri açik uçludur, yani bir isteinde böyle bir teriinin ardindan siralanmis olanlara ilave unsurlar içeren bir sistem, cihaz, unsur veya proses, halen daha o isteinin kapsamina giriyor olarak kabul edilir. Ayrica, asagidaki istemlerde, “birinci”, “ikinci” ve “üçüncü”, Vb. terimleri, yalnizca etiket olarak kullanilmakta, ve temsil ettikleri unsura herhangi bir sayisal kisitlama getirme amaci tasimamaktadir.
Belirli bir aralik formati içerisinde ifade edilmis olan degerler, sadece 0 araligin sinirlari olarak açikça belirtilmis olan sayisal degerleri içeriyor olarak degil, ayni zamanda, 0 aralik kapsaminda bulunan tüm münferit sayisal degerleri veya alt araliklari da, sanki bu sayisal degerlerden ve alt araliklardan her biri açikça belirtilmis gibi içeriyor olarak yorumlanmalidir. Örnegin, “yaklasik ila %0,5”i degil, ayni zamanda belirtilen aralik içerisindeki münferit degerleri (örn. %l, %2, %3, ve %4) ve alt araliklari da (örn. %0,l ila Burada kullanildigi sekliyle “yaklasik” terimi, bir hata payi, 'Örnegin en az +/- %10 içerecek sekilde tanimlanabilir.
Yukaridaki tarifin kisitlayici degil açiklayici olmasi amaçlanmistir. Örnegin, yukarida tarif edilen 'Örnekler (veya bunlarin bir veya daha fazla özelligi) birbirleriyle kombinasyon halinde kullanilabilir. Mesela teknikte normal uzmanliga sahip bir kisi tarafindan, yukaridaki tarif incelendikten sonra, diger uygulama örnekleri de kullanilabilir. Ozet, okuyucunun, teknik tarifin niteligini hizli bir sekilde kavrayabilmesini saglamak amaciyla 37 C.F.R. gl .72(b)”ye uygun olacak sekilde sunulmustur. Isteinlerin kapsamini veya anlamini yorumlamak veya kisitlamak amaciyla kullanilmayacagi kabul edilerek hazirlanmistir.
Ayni zamanda, yukaridaki Ayrintili Tarifte, bulusun akisina islerlik kazandirmak için çesitli 'ozellikler birlikte gruplandirilabilir. Bu husus, istemlerde tarif edilmemis olan bir özelligin herhangi bir istem için gerekli olmasinin amaçlandigi yönünde yorumlanmamalidir. Bundan ziyade, bulusun konusu, tarif edilinis olan belirli bir uygulama örneginin özelliklerinin tümünden daha azini tasir yapida olabilir. Bu nedenle, asagidaki istemler, Ayrintili Tarife, istemlerden her biri kendi basina ayri bir uygulama örnegini temsil edecek sekilde dahil edilmistir, ve uygulama örneklerinden her birinin, çesitli kombinasyonlar veya permütasyonlar halinde birbirleriyle gruplandirilabilmesi tasarlanmaktadir. Bulusun kapsami, asagidaki ekli isterrilere dayali olarak, ve bu istemlerin üzerinde hak sahibi oldugu esdeger buluslarin tüm kapsami ile birlikte tayin edilmelidir.
SEKILLERDEKI YAZILARIN ANLAMLARI 102 : Kimyasal buharli çökeltim prosesi uygulanarak bir yüzey veya bir gözenekli metal substrat üzerinde en az bir grafen katmaninin üretilmesi 104 = Bir kaplanmis gözenekli metal substrat olusturacak sekilde, kimyasal buharli çökeltim prosesi uygulanarak, en az bir grafen katmaninin bir yüzeyinde çok sayida karbon nanotüpün i'iretilmesin 106 = Bir hibrid köpük olusturacak sekilde, kaplanmis gözenekli metal substratin bir yüzeyine çok sayida metal oksit nanoparçaciklarin çökeltilmesi A : Ozgül Siga B = Gerilim C = Akim Yogunlugu D : Zaman/ dak E = Alan Basina Düsen Siga F = Ornek G = Karsilastirma Ornegi H = Siga Kaliciligi l= Çevrim Sayisi J : l. Çevrim K = 8100. Çevrim N : Model P = Normalize Edilmis R = Frekans S : Enerji Yogunlugu T = Güç Yogunlugu U = ZTeta (derece) V : Yogunluk Y = Zaman (dak) A1 = 1001.
B1 :2001.
C1=3001.
%Mgýâwýêmâgîâm

Claims (4)

  1. ISTEMLER 1. Asagidakileri içeren bir enerji cihazidir: bir gözenekli metal substrat (12, 22); gözenekli metal substratin (12, 22) bir yüzeyinde (13, 26) 5 çökeltilmis en az bir grafen katmani (14, 24); en az bir grafen katmaninin (14, 24) bir yüzeyinde (15, 28) üretilen çok sayida karbon nanotüp (16, 30); ve çok sayida karbon nanotübün (16, 30) en az bir yüzeyinde (8) ve en az bir grafen katinaninin (14, 24) yüzeyinde (15, 28) 10 çökeltilmis çok sayida metal oksit nanoyapi.
  2. 2. Istem 1'e göre enerji Cihazidir, burada çok sayida metal oksit nanoyapi, rutenyum (IV) oksidin ve mangan (IV) oksidin en az birini içerir.
  3. 3. Istem 1”e göre enerji cihazidir, burada çok sayida metal oksit 15 nanoyapi, rutenyum (IV) oksit nanoparçaciklarin (18), rutenyum (IV) oksit nanoplaklarin, rutenyum (IV) oksit nanokürelerin ve rutenyum (IV) oksit nanotellerin en az birini içerir.
  4. 4. Istem 1”e göre enerji cihazidir, burada çok sayida metal oksit nanoyapi, mangan (IV) oksit nanotellerin (32), mangan (IV) oksit 20 nanoparçaciklarin, mangan (IV) oksit nanokürelerin ve niangan (IV) oksit nanoplaklarm en az birini içerir. Istem l”e göre enerji cihazidir, burada gözenekli metal substrat (12, 22) bakirin, alüminyumuii ve nikelin en az birini içerir. Istem 1”e göre enerji cihazidir, burada enerji cihazi bir baglayici içermez. Istem 1°e göre enerji cihazidir, burada en az bir grafen katmani (14, 24), yirmiden az grafen katinani (14, 24) içerir. Istem 1°e göre enerji cihazidir, burada enerji cihazinin yükleme kütlesi yaklasik 0,0005 gram ile yaklasik 0,] gram araligi içerisindedir. Istem (8)”e göre enerji cihazidir, burada yükleme kütlesi, art yüklenmis bir gözenekli metal substratin kütlesi ile ön yüklenmis bir gözenekli inetal substratin kütlesi arasindaki bir fark ile tayin Istein 9°a göre enerji cihazidir, burada art yüklenmis gözenekli metal substrat, gözenekli metal substrati (12, 22), en az bir grafen katmani (14, 24), çok sayida karbon nanotüp (16, 30) ve çok sayida metal oksit nanoyapi içerir, ve ön yüklenmis gözenekli metal substrat, gözenekli metal substrati (12, 22) içerir. Asagidakileri içeren bir süperkapasitör (50): sunlari içeren bir birinci elektrot (52): bir birinci gözenekli metal substrat (12, 22), birinci gözenekli inetal substratin (12, 22) bir yüzeyinde (13, 26) çökeltilmis en az bir grafen katmani (14, 24), en az bir grafen katmaninin (14, 24) bir yüzeyinde (15, 28) üretilen çok sayida karbon nanotüp (16, 30) ve çok sayida karbon nanotübün (16, 30) en az bir yüzeyinde (8) ve en az bir grafen katmaninin (14, 24) yüzeyinde (15, 28) 5 çökeltilmis çok sayida metal oksit nanoyapi; ve sunlari içeren bir ikinci elektrot (56): bir ikinci gözenekli metal substrat (12, 22), ikinci gözenekli inetal substratin (12, 22) bir yüzeyinde (13, 26) çökeltilinis en az bir grafen katmani (14, 24), üretilen çok sayida karbon nanotüp (16, 30) ve çok sayida karbon nanotübün (16, 30) en az bir yüzeyinde (8) ve en az bir grafen katmaninin (14, 24) yüzeyinde (15, 28) çökeltilinis çok sayida metal oksit nanoyapi; 15 bir elektrolit (54); ve birinci elektrot (52) ile ikinci elektrot (56) arasina yerlestirilen bir seperatör (5 8). 12. lstem ne göre süperkapasitördür (50), burada birinci gözenekli metal substrat (12, 22) ve ikinci gözenekli metal substrat (12, 22); bakirin, alüminyumun ve nikelin en az birini içerir. 20 13. Istem ll”e göre süperkapasitördür (50), burada çok sayida metal oksit nanoyapi, rutenyum (IV) oksidin ve mangan (IV) oksidin en az birini içerir. Istem 11”e göre süperkapasitördür (50), burada en az bir grafen katmani (14, 24) yirmi veya daha az sayida grafen katmani (14, 24) içerir. Istem ll°e göre süperkapasitördür (50), burada birinci elektrot (52) ve ikinci elektrot (56) bir baglayici içermez. Su adimlari içeren bir yöntemdir (100): kimyasal buharli çökeltim islemi kullanarak en az bir grafen katmaninin (14, 24) bir gözenekli metal substratin (12, 22) bir yüzeyi (13, 26) üzerinde üretilmesi (102); bir kaplanmis gözenekli metal substrat (12, 22) olusturacak sekilde, çok sayida karbon nanotüpün (16, 30), en az bir grafen katinaninin (14, 24) bir yüzeyinde (15, 28) kimyasal buharli çökeltim yoluyla üretilmesi (104); ve ve bir hibrid köpük (10, 20) olusturacak sekilde, çok sayida metal oksit nanoyapinin kaplanmis gözenekli inetal substratin Istem 16”ya göre yöntemdir (100), burada, en az bir grafen katmaninin (14, 24) ve çok sayida karbon nanotüpün (16, 30) üretilmesi öncesinde yöntein (100) sunlari içerir: gözenekli metal substratin (12, 22) yüzeyine (13, 26) bir reaktif iyonlu daglama plazmasinin uygulanmasi; ve gözenekli metal substratin (12, 22) yüzeyinde (13, 26) katalizör parçaciklarinin çökeltilmesi. 18. Istem l6”ya göre olan, kaplanmis gözenekli metal substratin (12, 22) belli bir süre ultraviyole isinlari ile üretilmis 02011 ile islenmesini içeren yöntemdir (100). 19. Istem 163ya göre yöntemdir (100), burada çok sayida metal oksit 5 nanoyapinin çökeltilmesi, kaplanmis gözenekli metal substratin (12, 22), hidroz rutenyum (IV) oksit nanoyapilar ve deiyonize su içeren bir birinci çözeltiden ve alfa-mangan (IV) oksit nanoyapilar ve etanol içeren bir ikinci çözeltiden birine daldirilmasiiii içerir. 20. Istem (16),ya göre olan, sunlari içeren yöntemdir (100): 10 bir birinci süre boyunca bir birinci sicaklikta hibrid köpügün (10, 20) kurutulmasi, ve bir ikinci süre boyunca bir ikinci sicaklikta hibrid köpügün (10, 20) tavlanmasi.
TR2016/05860T 2013-11-05 2013-11-05 Metal oksi̇t kenetli̇ grafen ve karbon nanotüp i̇çeren hi̇bri̇d köpük. TR201605860T1 (tr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2013/068577 WO2015069227A1 (en) 2013-11-05 2013-11-05 Metal-oxide anchored graphene and carbon-nanotube hybrid foam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR201605860T1 true TR201605860T1 (tr) 2016-11-21

Family

ID=53041845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2016/05860T TR201605860T1 (tr) 2013-11-05 2013-11-05 Metal oksi̇t kenetli̇ grafen ve karbon nanotüp i̇çeren hi̇bri̇d köpük.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10580591B2 (tr)
JP (1) JP6500018B2 (tr)
KR (1) KR102227276B1 (tr)
CN (1) CN106463276B (tr)
TR (1) TR201605860T1 (tr)
WO (1) WO2015069227A1 (tr)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10580591B2 (en) 2013-11-05 2020-03-03 The Regents Of California, Riverside Metal-oxide anchored graphene and carbon-nanotube hybrid foam
KR101683391B1 (ko) * 2015-08-17 2016-12-08 영남대학교 산학협력단 고성능 슈퍼커패시터 전극소재용 3차원 니켈폼/그래핀/니켈코발트산화물 복합체 및 이의 제조방법
KR101779668B1 (ko) 2015-10-01 2017-09-19 전자부품연구원 삼차원 유무기 하이브리드 탄소소재 및 그의 제조방법
CN105217618A (zh) * 2015-10-22 2016-01-06 天津大学 一种三维纳米多孔石墨烯的制备方法
CN105448528B (zh) * 2015-10-27 2019-05-28 梧州三和新材料科技有限公司 一种金属-石墨烯复合多孔电极材料的制备方法
CN105256312A (zh) * 2015-10-28 2016-01-20 梧州三和新材料科技有限公司 一种石墨烯和碳纳米管复合多孔电极材料的制备方法
CN105206433B (zh) * 2015-10-28 2019-09-06 梧州三和新材料科技有限公司 一种金属-碳纳米管复合多孔电极材料的制备方法
US10190211B2 (en) * 2015-11-20 2019-01-29 Fourté International, Sdn. Bhd High conductivity graphane-metal and graphene-metal composite and methods of manufacture
WO2017106553A1 (en) * 2015-12-15 2017-06-22 The Regents Of The University Of California Nanodendrite with ruthenium oxide capacitor and method
KR102522012B1 (ko) * 2015-12-23 2023-04-13 삼성전자주식회사 전도성 소자 및 이를 포함하는 전자 소자
US10199637B2 (en) * 2016-06-07 2019-02-05 Nanotek Instruments, Inc. Graphene-metal hybrid foam-based electrode for an alkali metal battery
US10468202B2 (en) 2017-02-21 2019-11-05 National Synchrotron Radiation Research Center Conductive paper electrode, electrochemical capacitor and method for manufacturing the same
CN107146889B (zh) * 2017-04-24 2019-06-28 西北工业大学 一种石墨烯/CNTs杂交体做锂金属电池集流体及其制备方法
CN109037699B (zh) * 2017-06-09 2021-10-12 清华大学 燃料电池电极及燃料电池
US10900924B2 (en) * 2017-06-19 2021-01-26 International Business Machines Corporation Porous nanostructured electrodes for detection of neurotransmitters
WO2019059238A1 (ja) * 2017-09-25 2019-03-28 国立大学法人千葉大学 導電性ナノ構造を有する多孔質導電体、それを用いた蓄電デバイス
GB201721817D0 (en) * 2017-12-22 2018-02-07 Univ Manchester Production of graphene materials
CN108417793B (zh) * 2018-02-01 2021-02-26 复旦大学 碳基架负载二氧化锰纳米片的复合薄膜及其制备方法和应用
WO2019195374A1 (en) * 2018-04-03 2019-10-10 Nanotek Instruments, Inc. Metallized graphene foam having high through-plane conductivity
CN108538623A (zh) * 2018-05-15 2018-09-14 兰州理工大学 一种二氧化锰/碳纳米管复合电极材料的制备方法
US11694895B2 (en) * 2019-02-14 2023-07-04 The Government of the United States of America, as represented by the Secretarv of the Navy Method and use for low-temperature epitaxy and film texturing between a two-dimensional crystalline layer and metal film
CN113711390A (zh) * 2019-03-25 2021-11-26 赛莫必乐公司 金属泡沫电容器和超级电容器
CN110136974A (zh) * 2019-04-23 2019-08-16 太仓萃励新能源科技有限公司 一种MnO2-PANi-RGO三元超电容材料的合成方法
KR102282907B1 (ko) * 2019-10-29 2021-07-30 한국전기연구원 2차 전지용 3차원 전극 구조체 및 이의 제조 방법
US11629417B2 (en) 2020-03-12 2023-04-18 Honda Motor Co., Ltd. Noble metal free catalyst for hydrogen generation
CN111470468B (zh) * 2020-04-22 2023-07-25 华中科技大学 一种垂直碳纳米管向目标衬底转移的方法
FR3110281B1 (fr) * 2020-05-14 2022-08-19 Thales Sa Electrode nanostructurée pour supercondensateur
CN111664970B (zh) * 2020-05-28 2021-06-11 浙江大学 一种自供电柔性压力传感器件及其制备方法
US11921046B2 (en) 2020-08-31 2024-03-05 Honeywell International Inc. Filter media and system using the same
WO2022101210A2 (en) * 2020-11-10 2022-05-19 B2D Holding Gmbh Three-dimensional high aspect ratio graphene film composites
CN112436129B (zh) * 2020-12-01 2022-09-02 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种锂离子电池负极复合材料的制备方法
US20220270830A1 (en) * 2021-02-19 2022-08-25 Micron Technology, Inc. Supercapacitors and Integrated Assemblies Containing Supercapacitors
CN114477320B (zh) * 2022-02-24 2024-01-16 青岛创启新能催化科技有限公司 一种pem水电解析氧催化剂氧化铱的制备方法
CN115282950B (zh) * 2022-08-05 2023-05-26 西南交通大学 一种原位催化生长碳基杂化海绵的制备方法及应用
CN116426899B (zh) * 2023-03-03 2023-12-12 哈尔滨工业大学 一种红外-微波兼容隐身涂层的制备方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6329296B1 (en) * 2000-08-09 2001-12-11 Sandia Corporation Metal catalyst technique for texturing silicon solar cells
JP3932178B2 (ja) 2002-06-27 2007-06-20 京セラ株式会社 情報端末
JP2004304073A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Keiko Waki 電気化学キャパシタ
JP2005138204A (ja) * 2003-11-05 2005-06-02 Kaken:Kk 超微粒子担持炭素材料とその製造方法および担持処理装置
CN1951799A (zh) 2005-10-20 2007-04-25 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 一种金属纳米线阵列的制备方法
JP4706630B2 (ja) * 2006-12-15 2011-06-22 パナソニック電工株式会社 静電霧化装置
CN100588753C (zh) * 2007-05-21 2010-02-10 哈尔滨工程大学 一种制备碳纳米管负载水合氧化钌复合材料的方法
WO2009123666A2 (en) 2007-12-19 2009-10-08 University Of Maryland College Park High-powered electrochemical energy storage devices and methods for their fabrication
WO2009094479A1 (en) * 2008-01-22 2009-07-30 Gonano Technologies, Inc. Nanostructured high surface area electrodes for energy storage devices
JP5743553B2 (ja) 2008-03-05 2015-07-01 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ ユニヴァーシティー オブ イリノイ 伸張可能及び折畳み可能な電子デバイス
KR101400686B1 (ko) 2009-09-24 2014-05-29 한국과학기술원 그래핀 기판 상에 나노물질이 적층되어 있는 3차원 나노구조체 및 그 제조방법
CN101714463B (zh) 2009-12-14 2012-08-15 浙江大学 一种超级电容器用石墨烯/Ru纳米复合材料及其制备方法
US8520365B2 (en) * 2010-04-18 2013-08-27 Amperics Inc. Charge storage device architecture for increasing energy and power density
US20110304955A1 (en) * 2010-04-30 2011-12-15 University Of Southern California Fabrication of electrochemical capacitors based on inkjet printing
US20120134071A1 (en) * 2010-11-30 2012-05-31 Massachusetts Institute Of Technology Electrochemical double-layer capacitor using nanotube electrode structures
WO2012112818A2 (en) * 2011-02-16 2012-08-23 The Regents Of The University Of California Interpenetrating networks of crystalline carbon and nano-scale electroactive materials
US20120236467A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Vanderbilt University, Center For Technology Transfer And Commercialization Ultracapacitor, methods of manufacturing and applications of the same
WO2012135238A1 (en) * 2011-03-29 2012-10-04 California Institute Of Technology Method to increase the capacitance of electrochemical carbon nanotube capacitors by conformal deposition of nanoparticles
CA3098849A1 (en) 2011-06-07 2012-12-13 Fastcap Systems Corporation Energy storage media for ultracapacitors
JP6150441B2 (ja) * 2011-11-10 2017-06-21 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ コロラド，ア ボディー コーポレイトＴＨＥ ＲＥＧＥＮＴＳ ＯＦ ＴＨＥ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＣＯＬＯＲＡＤＯ，ａ ｂｏｄｙ ｃｏｒｐｏｒａｔｅ カーボン基板上に金属酸化物の擬似キャパシタ材料を堆積することによって形成される複合電極を有するスーパーキャパシタ装置
US9455094B2 (en) * 2011-11-18 2016-09-27 William Marsh Rice University Graphene-carbon nanotube hybrid materials and use as electrodes
CN102568855B (zh) 2012-03-12 2014-04-16 重庆大学 碳材料负载二氧化锰纳米线阵列复合材料及其制备方法
CN102709056A (zh) 2012-05-02 2012-10-03 中国矿业大学(北京) 储能器件的集流体及其制备方法
US10580591B2 (en) 2013-11-05 2020-03-03 The Regents Of California, Riverside Metal-oxide anchored graphene and carbon-nanotube hybrid foam

Also Published As

Publication number Publication date
CN106463276A (zh) 2017-02-22
KR102227276B1 (ko) 2021-03-11
JP2017504952A (ja) 2017-02-09
WO2015069227A1 (en) 2015-05-14
US20160268061A1 (en) 2016-09-15
KR20160083060A (ko) 2016-07-11
JP6500018B2 (ja) 2019-04-10
CN106463276B (zh) 2020-04-07
US10580591B2 (en) 2020-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TR201605860T1 (tr) Metal oksi̇t kenetli̇ grafen ve karbon nanotüp i̇çeren hi̇bri̇d köpük.
Sajedi-Moghaddam et al. Two-dimensional transition metal dichalcogenide/conducting polymer composites: synthesis and applications
Misnon et al. High performance MnO2 nanoflower electrode and the relationship between solvated ion size and specific capacitance in highly conductive electrolytes
Shao et al. Hierarchical conducting polymer@ clay core–shell arrays for flexible all‐solid‐state supercapacitor devices
CN108431918B (zh) 蜂窝状石墨烯膜
Li et al. Design and synthesis of Ni-Co and Ni-Mn layered double hydroxides hollow microspheres for supercapacitor
Lan et al. Metal-organic framework-derived porous MnNi2O4 microflower as an advanced electrode material for high-performance supercapacitors
Wang et al. Intertwined Nanocarbon and Manganese Oxide Hybrid Foam for High‐Energy Supercapacitors
Qiu et al. Hierarchical 3D Co 3 O 4@ MnO 2 core/shell nanoconch arrays on Ni foam for enhanced electrochemical performance
Yadav et al. Impact of polypyrrole incorporation on nickel oxide@ multi walled carbon nanotube composite for application in supercapacitors
US20180034055A1 (en) Composite including porous graphene and carbon nanotube material
Wang et al. Hierarchical porous NiCo 2 O 4 nanograss arrays grown on Ni foam as electrode material for high-performance supercapacitors
Alam et al. Magnetron sputtered tungsten di-sulfide: An efficient battery grade electrode for supercapattery devices
WO2015179035A2 (en) Production and use of flexible conductive films and inorganic layers in electronic devices
Zhang et al. Facile synthesis of transition metal complexes wrapped Ti3C2Tx by a PVP-assisted liquid impregnation strategy with enhanced electrochemical performance for supercapacitors
Li et al. NiCo2S4 nanosheets decorated on nitrogen-doped hollow carbon nanospheres as advanced electrodes for high-performance asymmetric supercapacitors
WO2016142438A1 (en) Electrode material comprising silicon nanowires covered by a mesoporous oxide nanostructured coating and ionic liquid electrolytes for energy storage applications
KR20160081939A (ko) 그래핀 산화물 및 탄소 나노튜브 잉크 및 이것을 제조하기 위한 방법
Nallapureddy et al. Capsule‐shaped calcium and cobalt‐doped ZnO electrodes for high electrochemical supercapacitor performance
Ch et al. Tin Oxide/Nitrogen‐Doped Graphene Quantum Dots Composite Nanotubes: An Efficient Electrode for Supercapacitors
Nallapureddy et al. Designed Construction of Hierarchical Cobalt Sulfide Nanonetwork as a High-Capacity and Binder-Free Cathode for Hybrid Supercapacitors
Ding et al. Nanoporous metals for supercapacitor applications
Geelani et al. Facile synthesis of perovskite ZnMnO3 composite with reduced graphene oxide via solvothermal route for supercapacitor applications
Siddique et al. Design and development of NbTiVZr porous high entropy alloys for energy applications
Ye et al. Study on the Effect of G/CNT on the Enhanced Capacitance of IrO2-ZnO-G (CNT)/Ti Electrodes