İndirgenmiş grafen oksit/polipirol elektrodunun elektrokimyasal enerji depolama özelliklerinin incelenmesi

Bu çalışmada, polipirol (PPy) ve polipirol/indirgenmiş grafen oksit (PPy/rGO) kompozit materyalleri elektrokimyasal depozisyon yöntemiyle paslanmaz çelik alttaşlar üzerine sentezlendi. PPy/rGO kompozit malzemesinin üretiminde kullanılan rGO, Hummer's metodu kullanılarak sentezlendi. Yapısal karakterizasyonlar taramalı elektron mikroskopisi (SEM), enerji dağılımlı X-ışınları (EDX) spektroskopisi, Fourier-transformasyon infrared (FTIR) spektroskopisi ile çalışılmıştır. Elektrotların elektrokimyasal enerji depolama özelliklerini belirlemek ve kapasitans değerlerini hesaplamak için dönüşümlü voltametri (CV), galvanostatik şarj/deşarj (GCD) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleri kullanılmıştır. En yüksek spesifik kapasitans PPy filmi için 10 mV/s tarama hızında 104,22 F/g, 6 A/g akım yoğunluğunda 171,99 F/g olarak elde edilmiştir. PPy filmi için maksimum spesifik enerji 6 A/g' da yapılan ölçüm için 116,67 Wh/kg ve maksimum spesifik güç 15 A/g' da yapılan ölçüm için 8888,89 W/kg olarak elde edilmiştir. PPy elektrodunun 4000 şarj-deşarj döngüsünden sonra kapasitans değerinin %59,5'ini koruduğu tespit edilmiştir. En yüksek spesifik kapasitans PPy/rGO kompozit filmi için 10 mV/s tarama hızında 122,53 F/g, 6 A/g akım yoğunluğunda 313,26 F/g olarak elde edilmiştir. PPy/rGO kompozit filmi için maksimum spesifik enerji 6 A/g' da yapılan ölçüm için 212,5 Wh/kg ve maksimum spesifik güç 15 A/g' da yapılan ölçüm için 13026,32 W/kg olarak elde edilmiştir. PPy/rGO elektrodunun, 4000 şarj-deşarj döngüsünden sonra kapasitans değerinin %97,6'sını koruduğu tespit edilmiştir. Alıcı yoğunluğu PPy için 8,75x1015 cm-3 ve PPy/rGO için 1,98x1016 cm-3 olarak hesaplanmıştır. Empedans ölçümleri sonucunda elde edilen grafikler kullanılarak sistem için uygun eşdeğer devre önerilmiştir. Sonuçlar, üretilen PPy/rGO elektrotlarının süperkapasitör uygulamaları için umut verici materyaller olduğunu göstermiştir.