سنتز سولوترمال و بررسی خواص الکتروشیمیایی ماده فسفید نیکل وانادیوم جهت کاربرد در ابرخازنهای شبه خازنی

تقاضای روزافزون برای سیستم های ذخیره سازی انرژی با عملکرد بالا تحقیقات را به سمت مواد الکترودی نوین برای ابرخازن ها سوق داده است. ابرخازن ها با وجود چگالی توان بالا و عمر چرخه ای طولانی اغلب از چگالی انرژی پایین رنج می برند. مواد شبه خازنی به ویژه ترکیبات فلزات واسطه برای غلبه بر این چالش امیدوارکننده هستند اما اکسیدها و هیدروکسیدهای سنتی با مشکل هدایت الکتریکی ضعیف و پایداری ساختاری پایین مواجه اند. هدف این پژوهش سنتز ماده ای پیشرفته جهت بهبود همزمان ظرفیت ویژه و هدایت الکتریکی است. در این پژوهش ماده سه تایی فسفید نیکل وانادیوم (NiV-P) طی یک فرآیند دو مرحله ای به طور مستقیم بر روی بستر رسانای قوم نیکل (NF) سنتز شد، ابتدا پیش ماده هیدروکسید دولایه نیکل وانادیوم (NV-LDH) به روش هیدروترمال بر روی بستر رشد داده شد. سپس این پیش ماده از طریق یک فرآیند فسفیداسیون حرارتی در دمای پایین (۳۰۰ درجه سانتی گراد) و تحت اتمسفر آرگون با استفاده از سدیم هیپوفسفیت به عنوان منبع فسفر به الکترود نهایی NiV-P/NF تبدیل گردید. بررسی مورفولوژی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که ماده فعال دارای ساختاری نانومتخلخل و یکنواخت است که سطح ویژه بالایی را فراهم می کند. ارزیابی الکتروشیمیایی در یک سلول سه الکترودی با الکترولیت ۳ مولار پتاسیم هیدروکسید عملکرد شبه خازنی برجسته ای را نشان داد. الکترود سنتز شده NiV-P/NF به ظرفیت ویژه بالای ۹۵۷ فاراد بر گرم در چگالی جریان ۱ آمپر بر گرم دست یافت. این عملکرد عالی به اثر هم افزایی بین مراکز فلزی نیکل و وانادیوم، هدایت الکتریکی ذاتی بالای فاز فسفیدی و مورفولوژی نانوساختار که نفوذ یون ها را تسهیل کرده و جایگاه های فعال فراوانی را فراهم می کند نسبت داده می شود.

کلیدواژه ها:

ابرخازنهای شبه خازنی ، فسفید نیکل وانادیوم ، سنتز ، سولوترمال ، هیدروکسید دولایه