Published November 7, 2020 | Version v1
Publication Open

The Study of Structural, Impedance and Energy Storage Behavior of Plasticized PVA:MC Based Proton Conducting Polymer Blend Electrolytes

Creators

  • 1. Komar University of Science and Technology
  • 2. Kurdistan Regional Government
  • 3. Norwegian University of Science and Technology
  • 4. International Islamic University Malaysia
  • 5. University of Kuala Lumpur
  • 6. Prince Sultan University
  • 7. University of Sulaimani
  • 8. University of Malaya

Description

In this study, structural characterization, electrical properties and energy storage performance of plasticized polymer electrolytes based on polyvinyl alcohol/methylcellulose/ammonium thiocyanate (PVA/MC-NH4SCN) were carried out. An X-ray diffraction (XRD) study displayed that the plasticized electrolyte system with the uppermost value of direct current (DC) ionic conductivity was the most amorphous system. The electrolyte in the present work realized an ionic conductivity of 2.903 × 10-3 Scm-1 at room temperature. The main charge carrier in the electrolyte was found to be the ions with the ionic transference number (tion) of 0.912, compared to only 0.088 for the electronic transference number (telec). The electrochemical stability potential window of the electrolyte is 2.1 V. The specific capacitance was found to reduce from 102.88 F/g to 28.58 F/g as the scan rate increased in cyclic voltammetry (CV) analysis. The fabricated electrochemical double layer capacitor (EDLC) was stable up to 200 cycles with high efficiency. The specific capacitance obtained for the EDLC by using charge-discharge analysis was 132.7 F/g at the first cycle, which is slightly higher compared to the CV plot. The equivalent series resistance (ESR) increased from 58 to 171 Ω throughout the cycles, which indicates a good electrolyte/electrode contact. Ions in the electrolyte were considered to have almost the same amount of energy during the conduction process as the energy density is approximately at 14.0 Wh/kg throughout the 200 cycles. The power density is stabilized at the range of 1444.3 to 467.6 W/kg as the EDLC completed the cycles.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في هذه الدراسة، تم إجراء التوصيف الهيكلي والخصائص الكهربائية وأداء تخزين الطاقة لشوارد البوليمر الملدن على أساس كحول البولي فينيل/ميثيل السليلوز/ثيوسيانات الأمونيوم (PVA/MC - NH4SCN). أظهرت دراسة حيود الأشعة السينية (XRD) أن نظام الإلكتروليت الملدن مع القيمة العليا للموصلية الأيونية للتيار المستمر (DC) كان أكثر الأنظمة غير المتبلورة. حقق المنحل بالكهرباء في العمل الحالي موصلية أيونية تبلغ 2.903 × 10-3 Scm -1 في درجة حرارة الغرفة. وجد أن حامل الشحن الرئيسي في المنحل بالكهرباء هو الأيونات ذات رقم التحويل الأيوني (tion) البالغ 0.912، مقارنة بـ 0.088 فقط لرقم التحويل الإلكتروني (telec). تبلغ نافذة جهد الاستقرار الكهروكيميائي للكهارل 2.1 فولت. تم العثور على السعة المحددة لتقليل من 102.88 فهرنهايت/غرام إلى 28.58 فهرنهايت/غرام مع زيادة معدل المسح في تحليل الفولتاميت الدوري (CV). كان مكثف الطبقة الكهروكيميائية المزدوجة المصنّع (EDLC) مستقرًا حتى 200 دورة بكفاءة عالية. بلغت السعة المحددة التي تم الحصول عليها لـ EDLC باستخدام تحليل تفريغ الشحنة 132.7 فهرنهايت/غرام في الدورة الأولى، وهو أعلى قليلاً مقارنة بمخطط CV. زادت مقاومة السلسلة المكافئة (ESR) من 58 إلى 171 أوم طوال الدورات، مما يشير إلى تلامس إلكتروليت/إلكترود جيد. تم اعتبار أن الأيونات في الإلكتروليت لها نفس كمية الطاقة تقريبًا أثناء عملية التوصيل حيث تبلغ كثافة الطاقة حوالي 14.0 واط/كجم طوال 200 دورة. يتم تثبيت كثافة الطاقة في نطاق 1444.3 إلى 467.6 واط/كجم حيث أكمل EDLC الدورات.

Translated Description (French)

Dans cette étude, la caractérisation structurelle, les propriétés électriques et les performances de stockage d'énergie des électrolytes polymères plastifiés à base d'alcool polyvinylique/méthylcellulose/thiocyanate d'ammonium (PVA/MC-NH4SCN) ont été réalisées. Une étude de diffraction des rayons X (DRX) a montré que le système d'électrolyte plastifié avec la valeur la plus élevée de conductivité ionique en courant continu (CC) était le système le plus amorphe. L'électrolyte dans le présent travail a réalisé une conductivité ionique de 2,903 × 10-3 Scm-1 à température ambiante. Le principal porteur de charge dans l'électrolyte s'est avéré être les ions avec l'indice de transfert ionique (tion) de 0,912, contre seulement 0,088 pour l'indice de transfert électronique (telec). La fenêtre de potentiel de stabilité électrochimique de l'électrolyte est de 2,1 V. La capacité spécifique a été trouvée réduite de 102,88 F/g à 28,58 F/g à mesure que la vitesse de balayage augmentait dans l'analyse par voltamétrie cyclique (CV). Le condensateur électrochimique double couche (EDLC) fabriqué était stable jusqu'à 200 cycles avec une grande efficacité. La capacité spécifique obtenue pour l'EDLC en utilisant l'analyse charge-décharge était de 132,7 F/g au premier cycle, ce qui est légèrement supérieur à la courbe CV. La résistance équivalente série (ESR) a augmenté de 58 à 171 Ω tout au long des cycles, ce qui indique un bon contact électrolyte/électrode. Les ions dans l'électrolyte ont été considérés comme ayant presque la même quantité d'énergie pendant le processus de conduction que la densité d'énergie est d'environ 14,0 Wh/kg pendant les 200 cycles. La densité de puissance est stabilisée dans la plage de 1444,3 à 467,6 W/kg à mesure que l'EDLC termine les cycles.

Translated Description (Spanish)

En este estudio, se realizó la caracterización estructural, las propiedades eléctricas y el rendimiento de almacenamiento de energía de electrolitos poliméricos plastificados a base de alcohol polivinílico/metilcelulosa/tiocianato de amonio (PVA/MC-NH4SCN). Un estudio de difracción de rayos X (XRD) mostró que el sistema de electrolito plastificado con el valor más alto de conductividad iónica de corriente continua (DC) era el sistema más amorfo. El electrolito en el presente trabajo obtuvo una conductividad iónica de 2.903 × 10-3 Scm-1 a temperatura ambiente. Se encontró que el principal portador de carga en el electrolito eran los iones con el número de transferencia iónica (ción) de 0.912, en comparación con solo 0.088 para el número de transferencia electrónica (telec). La ventana de potencial de estabilidad electroquímica del electrolito es de 2.1 V. Se encontró que la capacitancia específica se reducía de 102.88 F/g a 28.58 F/g a medida que la velocidad de barrido aumentaba en el análisis de voltametría cíclica (CV). El condensador electroquímico de doble capa (EDLC) fabricado era estable hasta 200 ciclos con alta eficiencia. La capacitancia específica obtenida para el EDLC mediante el análisis de carga-descarga fue de 132.7 F/g en el primer ciclo, que es ligeramente mayor en comparación con la gráfica de CV. La resistencia en serie equivalente (ESR) aumentó de 58 a 171 Ω a lo largo de los ciclos, lo que indica un buen contacto electrolito/electrodo. Se consideró que los iones en el electrolito tenían casi la misma cantidad de energía durante el proceso de conducción, ya que la densidad de energía es de aproximadamente 14.0 Wh/kg a lo largo de los 200 ciclos. La densidad de potencia se estabiliza en el rango de 1444,3 a 467,6 W/kg a medida que el EDLC completa los ciclos.

Files

pdf.pdf

Files (6.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:52eead9537367e13bfa23c36898aa1f6
6.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دراسة السلوك الهيكلي والمعاوقة وتخزين الطاقة لـ PVA الملدن: بروتون قائم على MC يجري إلكتروليتات مزيج البوليمر
Translated title (French)
L'étude du comportement structurel, de l'impédance et du stockage d'énergie des PVA plastifiés : électrolytes de mélange de polymères conducteurs de protons à base de MC
Translated title (Spanish)
El estudio del comportamiento estructural, de impedancia y de almacenamiento de energía de los electrolitos de mezcla de polímeros conductores de protones basados en PVA plastificado:MC

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3094810712
DOI
10.3390/ma13215030

Is supplement to
https://openalex.org/W4390661142 (Other)
https://openalex.org/W2992605544 (Other)
https://openalex.org/W2951191210 (Other)
https://openalex.org/W2370961848 (Other)
https://openalex.org/W2360261826 (Other)
https://openalex.org/W2162111656 (Other)
https://openalex.org/W2150626150 (Other)
https://openalex.org/W2105886308 (Other)
https://openalex.org/W2022793758 (Other)
https://openalex.org/W1977868978 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1969996437
  • https://openalex.org/W1972531997
  • https://openalex.org/W1979664712
  • https://openalex.org/W1984396621
  • https://openalex.org/W1986767299
  • https://openalex.org/W1991164248
  • https://openalex.org/W1995543692
  • https://openalex.org/W1995809329
  • https://openalex.org/W2001994257
  • https://openalex.org/W2010069897
  • https://openalex.org/W2012247074
  • https://openalex.org/W2017301395
  • https://openalex.org/W2031828089
  • https://openalex.org/W2032493592
  • https://openalex.org/W2033162394
  • https://openalex.org/W2036304679
  • https://openalex.org/W2037659540
  • https://openalex.org/W2045306665
  • https://openalex.org/W2047429421
  • https://openalex.org/W2049647804
  • https://openalex.org/W2056490686
  • https://openalex.org/W2057884426
  • https://openalex.org/W2059611417
  • https://openalex.org/W2085732572
  • https://openalex.org/W2086139019
  • https://openalex.org/W2099320405
  • https://openalex.org/W2105983806
  • https://openalex.org/W2107383623
  • https://openalex.org/W2132436131
  • https://openalex.org/W2140038591
  • https://openalex.org/W2142833243
  • https://openalex.org/W2152411537
  • https://openalex.org/W2152742804
  • https://openalex.org/W2173582011
  • https://openalex.org/W2181789374
  • https://openalex.org/W2185911628
  • https://openalex.org/W2199189556
  • https://openalex.org/W2213227543
  • https://openalex.org/W2234994799
  • https://openalex.org/W2266431978
  • https://openalex.org/W2274564302
  • https://openalex.org/W2280856563
  • https://openalex.org/W2316491204
  • https://openalex.org/W2345092977
  • https://openalex.org/W2392791177
  • https://openalex.org/W2414226355
  • https://openalex.org/W2467513685
  • https://openalex.org/W2508506819
  • https://openalex.org/W2555550793
  • https://openalex.org/W2599755125
  • https://openalex.org/W2617274632
  • https://openalex.org/W2617771014
  • https://openalex.org/W2621136054
  • https://openalex.org/W2739673663
  • https://openalex.org/W2744476927
  • https://openalex.org/W2762560768
  • https://openalex.org/W2768632982
  • https://openalex.org/W2808141182
  • https://openalex.org/W2810738764
  • https://openalex.org/W2901344390
  • https://openalex.org/W2908106287
  • https://openalex.org/W2912009475
  • https://openalex.org/W2912526489
  • https://openalex.org/W2914441558
  • https://openalex.org/W2922942439
  • https://openalex.org/W2954066136
  • https://openalex.org/W2956470195
  • https://openalex.org/W2957689673
  • https://openalex.org/W2960627699
  • https://openalex.org/W2967511087
  • https://openalex.org/W2969867656
  • https://openalex.org/W2989826084
  • https://openalex.org/W3006141589
  • https://openalex.org/W3006149056
  • https://openalex.org/W3016892697
  • https://openalex.org/W3023900541
  • https://openalex.org/W3033696333
  • https://openalex.org/W3034653765
  • https://openalex.org/W3036498641
  • https://openalex.org/W3039921848
  • https://openalex.org/W3041401158
  • https://openalex.org/W3047657937