1. UKM Learning and Research Repository
2. Master Thesis / Tesis Master
3. Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Title:	Penyediaan dan pencirian komposit karbon monolit teraktif daripada karbon nanotiub dan karbon biojisim untuk aplikasi superkapasitor
Authors:	Maria Muhammad Ishak (P50758 )
Supervisor:	Mohamad Deraman, Prof. Dr.
Keywords:	aplikasi superkapasitor Electrodes
Issue Date:	29-Jan-2014
Description:	Elektrod karbon monolit (EKM) berasaskan karbon komposit tanpa bahan pengikat mempunyai sifat yang poros dan sesuai digunakan sebagai elektrod superkapasitor. Superkapasitor merupakan peranti yang menyimpan tenaga pada antara muka dwilapisan yang dibentuk oleh cas-cas ionik dengan cas-cas elektronik pada permukaan liang dalam elektrod. Luas permukaan (S) liang, tinggi timbunan (Lc) dan lebar timbunan (La) mikrokristalit dalam EKM adalah sangat mempengaruhi kapasitan spesifik (Csp), tenaga spesifik (E) dan kuasa spesifik (P) superkapasitor. Dalam kajian ini, serabut tandan kosong kelapa sawit (STKS) telah dipra-karbonisasi pada suhu 280°C, kemudian dikisar dan diayak untuk menghasilkan serbuk karbon swa-merekat (SKSM). Monolit hijau (MH) daripada SKSM dan komposit MH (KMH) dengan penambahan peratus berat karbon nanotiub yang berbeza (2, 4, 6 dan 8%) ke dalam SKSM telah dihasilkan dengan menggunakan tekanan mampatan 2.5x107 Pa. Karbonisasi ke atas MH dan KMH dijalankan dalam persekitaran N2 (800oC) dan diikuti dengan pengaktifan CO2 (800oC) selama 1 jam masing-masing untuk menghasilkan karbon monolit teraktif (KMT) dan komposit KMT (KKMT). KKMT dengan peratus berat 4 - 6% CNT adalah paling baik dari segi ketumpatan dan kekonduksian elektrik dengan masing-masing mencatat dalam julat 1.35 - 1.41 g cm-3 dan 14.3 - 13.8S S cm-1 dan 5% dipilih untuk kajian seterusnya. MH daripada SKSM, MH daripada SKSM terawat dengan 0.4 Molar H2SO4 (MHR), dan KMH daripada campuran SKSM dengan 5% CNT dirawat 0.4 Molar H2SO4 (KMHR) dikarbonisasikan pada julat suhu 400 - 700°C kemudian diaktifkan pada suhu 800°C selama 1 jam, masing-masing untuk menghasilkan KMT, KMT terawat (KMTR) dan komposit KMT terawat (KKMTR). KMT, KMTR dan KKMTR digunakan sebagai elektrod di dalam sel simetri superkapasitor. Pencirian sel superkapasitor yang menggunakan larutan 1 Molar H2SO4 sebagai elektrolit mendapati bahawa, sel superkapasitor yang menggunakan elektrod KMT dikarbonisasikan pada suhu 500°C dan diaktifkan pada suhu 800°C selama 1 jam (KMT58) adalah yang terbaik iaitu masing-masing mencatat S, Lc, La, Csp, E dan P pada nilai-nilai 466 m2 g-1, 1.091 nm, 2.279 nm, 112 F g-1, 2.582 W h kg-1 dan 153 W kg-1. Ketiga-tiga sampel (KMT58, KMTR58 dan KKMTR58) selanjutnya diaktifkan selama 2 jam pada suhu 800°C. Keputusan menunjukkan bahawa prestasi sel superkapasitor dengan elektrod KMT58 yang diaktifkan selama 2 jam (KMT582) telah meningkat dengan nilai-nilai S, Lc, La, Csp, SBET, E dan P iaitu masing-masing mencatat 467 m2 g-1, 0.740nm, 2.145 nm, 122 F g-1, 3.345 W h kg-1 dan 159W kg-1. Sementara itu, prestasi sel superkapasitor dengan elektrod KKMT yang diaktifkan selama 2 jam (KKMTR582) menunjukkan peningkatan Csp daripada 18 F g-1 kepada 32 F g-1 dan E daripada 0.32 W h kg-1 kepada 0.53 W h kg-1. Prestasi sel superkapasitor yang diperolehi ini adalah setanding dengan prestasi sel superkapasitor yang dilaporkan oleh penyelidik lain.,Binderless carbon monolith electrode (CME) based on composite carbon have a porous structure and suitable to be used as supercapacitor electrode. Supercapacitor is an energy storage device, which stores energy at the interface of double-layer formed by ionic charges with electronic charges on the surface of the pores in the electrodes. The surface area (S), stack high (Lc) and stack width (La) of microcrystallites in CME highly influence the specific capacitances (Csp), specific energy (E) and specific power (P) of a supercapacitor. In this study, fibers of oil palm empty fruit bunches (EFB) were pre-carbonized at 280oC, then milled and sieved to produce self-adhesive carbon grains (SACG). The green monoliths (GM) from SACG and composite GM (CGM) with the addition of CNT into SACG by varying weight percentages (2, 4, 6 & 8%) were produced by using a compression pressure of 2.5x107 Pa. Carbonization of GM and CGM was carried out in N2 (80 oC) environment, followed by the CO2 activation (800oC) for 1 hour to produce activated carbon monolith (ACM) and composite ACM (CACM). CACM with 4 - 5% CNT weight percentage (CACM5) was found optimal in terms of density and electrical conductivity, which recorded in the range of 1.35 - 1.41 g cm-3 and 14.3 - 13.8 S cm-1, respectively, and 5% CNT were selected for further investigation. GM from SACG, GM from SACG treated with 0.4 Molar H2SO4 (GMT), and CGM from treated SACG mixed with 5% CNT (CGMT) were carbonized at the temperature ranging from 400 to 700oC and then activated at 800oC for 1 hour to produce ACM, ACM treated (ACMT) and composite ACM treated (CACMT) respectively. ACM, ACMT and CACMT were used as electrodes in the symmetrical supercapacitor cells using 1 Molar H2SO4 as electrolyte. Characterization of supercapacitor cells showed that supercapacitor cell by using the electrode ACM with carbonization temperature 500oC and activated for 1 hour at 800oC (ACM58) gave the optimal value of Csp with 112 F g-1 and the values of S, Lc, La, E and P were 466 m2 g-1, 1.091 nm, 2.279 nm, 2.582 W h kg-1 and 153 W kg-1, respectively. These three samples (ACM, ACMT and CACMT) were activated for 2 hours at 800oC. The result showed that the performance of supercapacitor cell by using the electrode ACM582 improved with the value of S, Lc, La, Csp, SBET, E and P, which recorded at 467 m2 g-1, 0.748 nm, 2.145 nm, 122 F g-1, 3.345 W h kg-1 and 159 W kg-1, respectively. Meanwhile, the value of Csp and E for supercapacitor cell with electrode CACMT582 was found to increase from 18 F g-1 to 32 F g-1 and 0.32W h kg1 to 0.53W h kg-1 respectively. The performance of the supercapacitor cells in this study is comparable with those reported by the other researchers.,Master/Sarjana
Pages:	207
Call Number:	QD571.M265 2014 tesis
Publisher:	UKM, Bangi
Appears in Collections:	Faculty of Science and Technology / Fakulti Sains dan Teknologi

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.