2 boyutlu malzeme tabanlı süperkapasitörlerin ölçüm ve performans analizi

Süperkapasitörler, hızlı şarj olabilme kabiliyeti, yüksek güç yoğunluğu ve çok uzun çevrim ömrü sayesinde küresel ölçekte büyük ilgi görüyor. Günümüz ve geleceğin enerji gereksinimleri için kritik bir teknoloji konumundalar. Bu çalışmada, kimyasal buhar biriktirme (CVD) ile nikel borür (Ni₂B) esaslı bir süperkapasitör elektrodu oluşturuyoruz. Deney düzeneğinde, bor, bor oksit ve nikel tozları 1000 °C civarında ısıtılıyor, hidrojen ve azot taşıyıcı gazlarıyla reaksiyona giriyor ve ~700 °C'deki daha serin bakır yüzeylere yoğunlaşıyor. Üretim sonrasında elde edilen Ni2B kaplı bakır örnekleri, 20.000 şarj-boşalt döngüsünde neredeyse %99 kapasite korunumu sergiledi. Düşük tarama hızında (5 mV s-1), yüzeysel kapasitans değeri ~20 mF cm-2 düzeyindeydi ve 1000 mV s-2 gibi yüksek taramalarda bile ~0.42 mF cm-2 olarak ölçüldü. Genişletilmiş voltaj aralıklarında (1.5 V'ye kadar) kapasite artışı gözlendi; bu, iyon erişiminin etkili ve difüzyon sınırının düşük olduğuna işaret ediyor. Galvanostatik veriler de yaklaşık 0.06 F mertebesinde özgül kapasitans (1 mg elektrot kütlesi üzerinden) ile birlikte güçlü kolombik verim olduğunu gösteriyor. Sonuç olarak, CVD yöntemle büyütülen Ni2B filmlerin kararlı enerji depolama ve uzun döngü ömrü sunduğu anlaşılıyor. Kontrollü çöktürme ile yüzeye sağlam yapışan, tekdüze bir tabaka elde ediliyor ve yüksek kapasitans değerleri gözleniyor. Ni2B süperkapasitörler, yenilenebilir enerji sistemleri ve hızlı şarj uygulamalarında verimli ve ölçeklenebilir bir çözüm olabilir.