Template synthesis of poly(n-methylpyrrole) and polypyrrole based supercapacitor: Fabrication and characterization

Abstract

Bu çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, süperkapasitör uygulamalarında kullanılmak üzere yeni, aktif malzemelerin nano boyuttaki sentezi, ticari olarak elde edilebilen monomerler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. N-metilpirol monomeri kullanılarak elde edilen polimerin nano boyuttaki sentezi, şablon sentez yöntemi kulllanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen malzemenin yüzeysel karakterizasyonu taramalı elektron mikroskopuyla gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, Poli(N-metilpirol)'ün elektriksel iletkenliğini arttırmaya yönelik olarak, altın nano boyuttaki parçacıklarla birleştirme çalışmaları yapılmış, sonuçlanan polimer/altın nano parçacık yapısının karakterizasyonu taramalı elektron mikroskopi yöntemiyle yapılmıştır.İkinci bölümde, laboratuar ortamında çalışan süperkapasitör prototipi yapmak amaçlanmıştır. Yapılandırılan süperkapasitörlerde aktif elektrot malzemesi olarak, monomeri ticari olarak elde edilebilen polipirol, elektrolit ayıraç olarak proton polimerik elektrolit kullanılmıştır. Hazırlanan elektrotlar için farklı polimerleşme süreleri kullanılarak, cihazlardaki kapasitans performansına etkisi incelenmiştir. Gerçekleştirilen süperkapasitör prototiplerinin performansları elektrokimyasal impedans spektroskopi ve dönüşümlü voltametre teknikleri kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, elektrotların yüzeysel özelliklerini incelemek amacıyla, taramalı elektron mikroskopundan yararlanılmıştır.Anahtar kelimeler: iletken polimer, elektro kimya, süperkapasitör

This study can be categorized into two parts. The first part aims to obtain nano-sized, new promising active electrode materials for supercapacitor application by using commercially available monomer. The polymer of N-methylpyrrole was studied to obtain nano-size form by applying a template synthesis method. Its morphology characterization was performed by scanning electron microscopy (SEM). To enhance the electrical conductivity of the obtained polymer, template synthesized poly(N-methylpyrrole) with gold nano particle was combined. The resulted polymer/gold material has been characterized by SEM techniques.The second aim was to build a polypyrrole based solid state supercapacitor prototype by using proton polymeric electrolytes having the common acids of H3PO4. The effect of the duration of polymerization on electrode materials for supercapacitor devices was also studied. The performance characteristics of fabricated supercapacitors were evaluated by ac. electrochemical impedance spectroscopy, cyclic voltammetry techniques and the study of surface morphology of the active electrodes were performed by scanning electron microscopy.Keywords: conducting polymer, electrochemistry, supercapacitor