Usporedba elektrokemijskih svojstava dva različita superkondenzatora

undergraduate thesis

• Title (english): Comparison of electrochemical properties of two supercapacitors
• Author: Monika Belec
• Mentor: Zoran Mandić (mentor)
• Committee member: Zoran Mandić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Stjepan Milardović (član povjerenstva)
• Committee member: Marijana Kraljić Roković (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2019-09-02, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

U ovom radu testirana su dva različita superkondenzatora proizvođača Eaton Bussman identičnih deklariranih kapaciteta (6 F) ali različitih nominalnih napona (2,7 i 3,0 V) te su određivana njihova elektrokemijska svojstva. Oba superkondenzatora su testirana pod identičnim uvjetima. Korištene metode su bile punjenje/pražnjenje superkondenzatora konstantnom strujom, ciklička voltametrija i elektrokemijska impedancijska spektroskopija. Iz dobivenih rezultata izračunati su kapaciteti te unutarnji otpori za oba superkondenzatora koji su uspoređeni s deklariranim vrijednostima. Metodom cikličke voltametrije dobiven je uvid u voltamograme koji pokazuju približno pravokutan oblik što je karakteristično i neophodno ponašanje superkondenzatora. Izuzev prvog ciklusa, dobiveni ciklički voltamogrami u oba slučaja ne pokazuju značajnu promjenu struje s brojem ciklusa što ukazuje na stabilnost superkondenzatora kod opetovanog nabijanja/izbijanja. Metodom punjenja i pražnjenja konstantnom strujom, dobiveno je da superkondenzator nominalnog napona 2,7 V ima veće vrijednosti unutarnjeg otpora i kapaciteta u odnosu na superkondenzator nominalnog napona 3,0 V, što ukazuje na drugačiju raspodjelu veličinu pora dva ispitivana superkondenzatora. Što su manje pore u koje prodiru ioni tijekom ciklusa punjenja i pražnjenja, to su veće vrijednosti kapaciteta i gustoće energije, raste ekvivalentni serijski otpor, a pada gustoća snage. Elektrokemijskom impedancijskom spektroskopijom određena su elektrokemijska i električna svojstva ispitivanih superkondenzatora. Svi impedancijski dijagrami pokazuju slično ponašanje. Međutim, superkondenzator nominalnog napona 2,7 V pokazuje nešto manje odstupanje od kapacitivnog ponašanja u usporedbi sa sperkondenzatorom nominalnog napona 3,0 V što se očituje u manjem unutarnjem otporu. Na temelju dobivenih rezultata vidljivo je da nema značajnih odstupanja od deklariranih vrijednosti.

Abstract (english)

In this work, two different supercapacitors manufactured by Eaton Bussman with identical declared capacitance (6 F) but different nominal voltages (2,7 V and 3,0 V) were tested to determine their electrochemical properties. Both supercapacitors have been tested under identical conditions. The methods used to evaluate their electrochemical properties were constant current charging/discharging, cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. From the results obtained capacitance and internal resistances for both supercapacitors were determined and compared with the declared values. Cyclic voltammograms show approximately rectangular shape, which is characteristic behavior of supercapacitors. Except for the first cycle, cyclic voltammograms obtained in both cases showed no significant change in current with the number of cycles indicating the stability of the supercapacitor. By the method of constant current charging and discharging, it is clear that supercapacitor nominal voltage of 2,7 V has higher values of internal resistance and capacitance compared to supercapacitors of nominal voltage 3,0 V, indicating a different pore size distributions of two tested supercapacitors. The smaller the pores in which the ions penetrate during the charging/discharging, the higher the values of capacitance and energy, and hence increased serial resistance while there is a decline in power density. The electrical and electrochemical properties of examined supercapacitors were determined by electrochemical impedance spectroscopy. All impedance diagrams show similar behavior. However, a supercapacitor with a nominal voltage 2,7 V shows a higher deviation from the capacitive behavior compared to a supercapacitor with nominal voltage 3,0 V, which is reflected in the smaller internal resistance. Based on the results obtained, it is evident that there are no significant deviations from the declared values of the two supercapacitors .

• Keywords: superkondenzator; elektrokemijska impedancijska spektroskopija; ciklička voltametrija; naponski profil; kapacitet; unutarnji otpor.
• Keywords (english): supercapacitor; electrochemical impedance spectroscopy; cyclic voltammetry; voltage profile; capacitance; resistance
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:707750
• Project: Number: IP-2013-11-8825; Title: Elektrokemijski superkondenzator visoke snage i velikog sadržaja energije za primjenu u električnim vozilima; Title: High power-high energy electrochemical supercapacitor for hybrid electric vehicles; Acronym: ESUP-CAP; Leader: Zoran Mandić; Jurisdiction: Croatia; Funder: HRZZ; Funding stream: IP
• Study programme: Title: Materials Science and Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2023-02-13 12:29:57