Analiza porównawcza symetrycznych superkondensatorów polimerowych nowej klasy z różnymi materiałami elektrod

• Autorzy: Gocki Michał , Jakubowska-Ciszek Agnieszka , Pruski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.01.45

Warianty tytułu

EN

Comparative analysis of a new class of symmetric polymer supercapacitors with various electrode materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule porównano właściwości nowej klasy superkondensatorów symetrycznych z kolektorami ITO, w zależności od użytego materiału elektrod: polipirolu, poli(3-n-oktylopirolu) lub poli(fenylopirolu), dla różnych składników aktywnych elektrolitu. Wykonano pomiary charakterystyk częstotliwościowych zespolonej impedancji metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Charakterystyki częstotliwościowe impedancji superkondensatorów zamodelowano za pomocą wybranych, znanych w literaturze modeli ułamkowego rzędu.

EN

The paper compares the properties of a new class of symmetrical supercapacitors with ITO collectors, depending on the electrode material used: polypyrrole, poly(3-n-octylpyrrole) or poly(phenylpyrrole), for various active components of the electrolyte. The frequency characteristics of the complex impedance were measured by the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method. The impedance frequency characteristics of supercapacitors were modeled using selected fractional-order models known from the literature.

Słowa kluczowe

PL

superkondensator; model ułamkowego rzędu; elektrochemiczna spektroskopia impedancyjna; EIS

EN

supercapacitor; fractional-order model; electrochemical impedance spectroscopy; EiS

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 1
• Strony: 216--220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gocki Michał

• Politechnika Śląska, Wydział Mechaniczno-Technologiczny, Laboratorium Naukowo-Dydaktyczne Nanotechnologii i Technologii Materiałowych, ul Towarowa 7a, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0001-5549-2127

autor

Jakubowska-Ciszek Agnieszka

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/0000-0001-5379-1174

autor

Pruski Piotr

• Politechnika Śląska, Wydział Elektryczny, Instytut Elektrotechniki i Informatyki, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

• https://orcid.org/+0000-0003-2202-9616

Bibliografia

• [1] Krajewska A., Opracowanie sensorów elektrochemicznych do oznaczania zawartości akrylamidu i kwasu akrylowego w produktach żywnościowych, rozprawa doktorska, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, 2009
• [2] Geiger W.E., Barriere F., Organometallic Electrochemistry Based on Electrolytes Containing Weakly-Coordinating Fluoroarylborate Anions, Accounts of Chemical Research, 43 (2010), 1030–1039, doi: 10.1021/ar1000023
• [3] Lisowska-Oleksiak A., Nowak A.P., Wilamowska M., Superkondensatory elektrochemiczne jako urządzenia do magazynowania energii, Acta Energetica, R. 2 (2010), nr 3, 71-79
• [4] Kozdra S., Opaliński I., Leś K., Chauveau J., Modyfikacja mechanochemiczna kompozytu z polifluorku winylidenu jako składników elektrolitów akumulatorów litowo-jonowych, Inżynieria i aparatura chemiczna, 55 (2016), nr 6, 233-236
• [5] Gocki M., Jakubowska-Ciszek A., Pruski P., Pomiarowa estymacja parametrów modeli ułamkowego rzędu nowej klasy symetrycznych superkondensatorów polimerowych, Przegląd Elektrotechniczny, 98 (2022), nr 11, 224-228, doi: 10.15199/48.2022.11.46
• [6] Gocki M., Jakubowska-Ciszek A., Pruski P., Comparative analysis of a new class of symmetric and asymmetric supercapacitors constructed on the basis of ITO collectors, Energies, 16 (2023), No. 1, 306, doi: 10.3390/en16010306
• [7] Gocki M., Nowak A.J., Analiza charakterystyki polimerów elektroprzewodzących metodą Elektrochemicznej Spektroskopii Impedancyjnej, Międzynarodowa Studencka Konferencja Naukowa TalentDetector2022_Winter, Seria wydawnicza: Prace Katedry Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Politechnika Śląska, Gliwice, (2022), 231- 238
• [8] Yamani K., Berenguer R., Benyoucef A., Preparation of polypyrrole (PPy)-derived polymer/ZrO2 nanocomposites, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 135 (2019), 2089-2100, doi: 10.1007/s10973-018-7347-z
• [9] Vigneshwaran J., Jose J., Siby T., Flexible quasi-solid-state supercapacitors based on Ti3C2-Polypyrrole nanocomposites, Electrochimica Acta, 429 (2022), doi: 10.1016/j.electacta.2022.141051
• [10] Filip A., Musat V., Tigau N., et al., ZnO Nanostructures Grown on ITO Coated Glass Substrate by Hybrid MicroWave-Assisted Hydrothermal Method, Optik, 208 (2020), doi: 10.1016/j.ijleo.2020.164372
• [11] Atoi A., Talebpour Z., Fotouhi L., Introduction of electropolymerization of pyrrole as a coating method for stir bar sorptive extraction of estradiol followed by gas chromatography, Journal of Chromatography 1604 (2019), doi: 10.1016/j.chroma.2019.460478
• [12] Niedzicki L., Spektroskopia Impedancyjna, Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska, (2018)
• [13] Geng Z., Mannerhagen F., Thiringer T., Characterization of lithium ion supercapacitors, IEEE, EPE'20 ECCE Europe, (2020), ISBN: 978-9-0758-1536-8
• [14] Pullanchiyodan A., Manjakkal L., Dahiya R., Metal coated fabric based asymmetric supercapacitor for wearable applications, IEEE Sensors Journal, 21 (2021), No. 23, 26208-26214, doi: 10.1109/JSEN.2021.3058894
• [15] Mitkowski W., Bauer W., Zagórowska M., RC-ladder networks with supercapacitors, Archives of Electrical Engineering, 67 (2018), No. 2, 377-389, doi: 10.24425/119647
• [16] Ren J., Lin X., Liu J., Han T., Wang Z., Zhang H., Li J., Engineering early prediction of supercapacitors’ cycle life using neural networks, Materials Today Energy, 18 (2020), doi: 10.1016/j.mtener.2020.100537
• [17] Lewandowski M., Orzyłowski M., Fractional order-models: The case study of the supercapacitor capacitance measurements, Bulletin of the Polish Academy of Sciences: Technical Sciences, 65 (2017), No. 4, doi: 10.1515/bpasts-2017-0050
• [18] Kothari K., Prasad R., Utkal Mehta U., Generalized formulation to estimate the Supercapacitor’s R-C series impedance using fractional order model, Alexandria Engineering Journal, 60 (2021), No. 6, 5851-5859, doi: 10.1016/j.aej.2021.04.018
• [19] Freeborn T.J., Maundy B., Elwakil A.S., Measurement of Supercapacitor Fractional-Order Parameters from Voltage-Excited Step Response, IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in CAS, 3 (2013), 367-376, doi: 10.1109/JETCAS.2013.2271433
• [20] Poonam, Sharma K., Arora A., Tripathi S.K., Review of supercapacitors: Materials and devices, Journal of Energy Storage, 21 (2019), 801-825, doi:10.1016/j.est.2019.01.010
• [21] Martin R., Quintana J.J., Ramos A., Nuez I., Fractional equivalent impedance of electrochemical double layer capacitors combinations, Journal Europeen des Systemes Automatises, RS-JESA, 42 (2008), 923-928, doi: 10.3166/jesa.42.923-938
• [22] Hidalgo-Reyes J.I., Gomez F., Escobar-Jimenez R.F., et al., Determination of supercapacitor parameters based on fractional differential equations, International Journal of Circuit Theory and Application, 47 (2019), Is. 8, 1225-1253, doi: 10.1016/j.mejo.2019.02.006
• [23] Jakubowska-Ciszek A., Walczak J., Frequency method for determining the equivalent parameters of fractional-order elements LβCα, Conf. on Non-Integer Order Calculus and Its Applications RRNR 2018, Advances in Non-Integer Order Calculus and Its Applications, Springer Nature (2020), 250- 267, doi: 10.1007/978-3-030-17344-9_19.2008.4618411
• [24] Poli R., Kennedy J., Blackwell T., Particle swarm optimization. An overview., Springer, Swarm Intell, 1 (2007), 33-57, doi: 10.1007/s11721-007-0002-0
• [25] Fernandes C., Fachada N., Laredo J., Merelo J., Particle Swarm and Population Structure. Proceedings of the Genetic and Evolutionary Computation, Conference Companion CECCO, July 2018, 85-86, doi: 10.1145/3205651.3205779

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).