Various carbon aerogels (CAs) were prepared from polymerization of resorcinol and formaldehyde and applied as the electrode materials of an electric double layer capacitor (EDLC) with the aim of controlling the textural and electrochemical properties of CAs by the type of base catalyst and the ratio of resorcinol to catalyst (R/C). The CAs from $NaHCO_3$ and $KHCO_3$ with $H^+$ ions had higher specific surface areas but exhibited lower electrochemical properties than those from $K_2CO_3$ and $Na_2CO_3$, which had more uniform pore size distributions. The electrochemical properties of $Na_2CO_3$ were superior to those of $K_2CO_3$ probably because the polarizing power of $Na^+$ ions was higher than $K^+$ ions. With an increasing R/C ratio, the pore sizes of CA showed a tendency to increase but the uniformity of the pore size distribution got worse. For the four base catalysts, the highest electrochemical property was obtained at the R/C ratio of 500.
The oxidation treatment of needle cokes with 70 wt% of nitric acid and sodium chlorate ($NaClO_3$) was attempted to achieve an electrochemically active material with a large capacitance. The structure of needle cokes was changed to graphite oxide after oxidation treatment of needle cokes with acidic solution having the composition ratio, $NaClO_3$/needle cokes, of 7.5, and the inter-layer distance of the oxidized needle cokes was extended to $6.9{\AA}$with increasing oxygen content. On the other hand, the electrochemical performance of oxidized needle cokes as a polarized electrode for an Electric Double Layer Capacitor (EDLC) was examined with an electrolyte of 1.2 M $TEABF_4$ (tetraethylammonium tetrafluoroborate) and $TEABF_4$ (triethylmethylammonium tetrafluoroborate) in acetonitrile. The capacitor cell using 1.2 M $TEABF_4$/acetonitrile has exhibited smaller electric resistance of $0.05{\Omega}$, and larger capacitance per weight and volume of 32.0 F/g and 25.5 F/mL at the two-electrode system in the potential range 0~2.5 V than that of the capacitor cell using $TEABF_4$. The observed electrochemical performance was discussed with the correlation between the inter-layer distance in graphite oxide structure and the anionic size of electrolyte.
Jong kyu Back;Jihyeon Ryu;Yong-Ho Park;Ick-Jun Kim;Sunhye Yang
Journal of Electrochemical Science and Technology
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v.14
no.2
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pp.184-193
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2023
This study investigates the effects of a carbon fiber layer formed on the surface of an etched aluminum current collector on the electrochemical properties of the activated carbon electrodes for an electric double layer capacitor. A particle size analyzer, field-emission SEM, and nitrogen adsorption/desorption isotherm analyzer are employed to analyze the structure of the carbon fiber layer. The electric and electrochemical properties of the activated carbon electrodes using a carbon fiber layer are evaluated using an electrode resistance meter and a charge-discharge tester, respectively. To uniformly coat the surface with carbon fiber, we applied a planetary mill process, adjusted the particle size, and prepared the carbon paste by dispersing in a binder. Subsequently, the carbon paste was coated on the surface of the etched aluminum current collector to form the carbon under layer, after which an activated carbon slurry was coated to form the electrodes. Based on the results, the interface resistance of the EDLC cell made of the current collector with the carbon fiber layer was reduced compared to the cell using the pristine current collector. The interfacial resistance decreased from 0.0143 Ω·cm2 to a maximum of 0.0077 Ω·cm2. And degradation reactions of the activated carbon electrodes are suppressed in the 3.3 V floating test. We infer that it is because the improved electric network of the carbon fiber layer coated on the current collector surface enhanced the electron collection and interfacial diffusion while protecting the surface of the cathode etched aluminum; thereby suppressing the formation of Al-F compounds.
The electrode material performances of electric double layer capacitor(EDLC) were investigated using mesopous active carbon fiber(ACF), which was prepared by the iron exchange method. The mesoporous ACF had pore characteristics of specific surface area around 1249, 664 $m^2$/g, mesoporous fraction around 70.6-81.3% and meanpore size around 2.78-4.14 nm. The results showed that as HNO3 treatment time decreased, the specific surface area increased and mesoporous fraction decreased. To investigate electrochemical performance of EDLC, unit cell was manufactured using mesoporus ACF, conducting material and binder; organic elctrolyte was used on this experiment. The specific capacitance of ACF treated with HNO3 for 2 hours turned out to be 0.47 $F/cm^2$and the results of the cyclic charge-discharge tests were stable. Thus, the electrochemical performance of EDLC was mainly dependent on specific surface area of ACF electrode and the diffusion resistance of charge decreased as the mesopore increased.
In this paper, we modeled the devices used easily in PV system circuits. In addition, for full operation of the photovoltaic system, a complete operation system for the DC-DC buck-boost converter and the MPPT control system was modeled and simulated to confirm good operation. we were constructed an actual system with the same conditions in the simulation and experimented. The purpose is to confirm the stable power supply through the load leveling by presenting the PCS considering ESS of photovoltaic power generation. we will do study to apply hybrid capacitors that have high energy density to the same size compared to the EDLC to DVR. As a result, we proposed a single-phase 3 kW grid-connected solar power converter.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2007.06a
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pp.481-481
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2007
This work describes the effect of the number of roll pressing and the composition of carbon black on the electric and mechanical properties of carbon-PTFE electrode, in which composition is MSP 20 : carbon black: PTFE = 95-x : x : 5 wt.%. It was found that the best electric and mechanical properties were obtained in sheet electrode roll-pressed for about 15 times and in sheet electrode, in which composition is MSP 20 : carbon black: PTFE = 80 : 15 : 5 wt.%. These behaviors could be explained by the network structure of PTFE fibrils and conducting paths linked with carbon blacks, respectively. On the other hand, cell capacitor using the sheet electrode with 15 wt.% of carbon black attached on aluminum current collector with the electric conductive adhesive, in composition is carbon black : CMC = 70 : 30 wt.%, has exhibited the best rate capability in the current range of $0.5mA/cm^2$$100mA/cm^2$ and the lowest equivalent series resistance.
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2004.07b
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pp.1226-1229
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2004
Supercapacitors, also known as electrochemical capacitors, are being extensively studied due to an increasing demand for energy-storage systems. These devices offer many advantages over conventional secondary batteries, which include the ability of fast charge propagation, long cycle-life and better storage efficiency. That is to say supercapacitor bridges the gap between conventional capacitors and batteries. A new type electric double layer capacitor (EDLC) also called supercapacitors. Recently, supercapacitors concerns about their high power density and energy density. So we experiment with EDLC by using carbon nanofibers (CNFs) and DAAQ(1,5-diaminoanthraquinone) electrode. The electrode for supercapacitor was prepared by synthesis of DAAQ covered CNFs. CNFs could be covered with very thin DAAQ oligomer from the results of CV, XRD, DSC, SEM images, and TEM images. Dissolved electrode active material in NMP solution has been drop-coated on carbon plate. Its electrochemical characteristics were investigated by cyclic voltammograms. And compared with different electrolyte of aqueous type. As a result, CNFs coated by DAAQ composite electrode showed relatively good electrochemical behaviors with respect to specific capacity and scan rate dependency.
Activated carbon (AC) with very large surface area has high capacitance per weight. However, such activation methods tend to suffer from low yields, below 50%, and are low in electrode density and capacitance per volume. Carbon NanoFibers (CNFs) had high surface area polarizability, high electrical conductivity and chemical stability, as well as extremely high mechanical strength and modulus, which make them an important material for electrochemical capacitors. The electrochemical properties of immobilized CNF electrodes were studied for use as in electrical double layer capacitor (EDLC) applications. Immobilized CNFs on Ni foam grown by thermal chemical vapor deposition (CVD) were successfully fabricated. CNFs had a uniform diameter range from 50 to 60 nm. Surface area was 56 m$^2$/g. CNF electrodes were compared with AC and multi wall carbon nanotube (MWNT) electrodes. The electrochemical performance of the various electrodes was examined with aqueous electrolyte of 2M KOH. Equivalent series resistance (ESR) of the CNF electrodes was lower than that of AC and MWNT electrodes. The specific capacitance of 47.5 F/g of the CNF electrodes was achieved with discharge current density of 1 mA/cm$^2$.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.18
no.9
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pp.833-839
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2005
This work describes the effect of the number of roll pressing and the composition of carbon black on the electric and mechanical properties of carbon-PTFE electrode, in which composition is MSP20 : carbon black : $PTFE\;=\;95-X\;:\;X\;:\;5wt.\%$. It was found that the best electric and mechanical properties were obtained for sheet electrode roll pressed about 15 times and for sheet electrode, in which composition is MSP20 : carton black $PTFE\;=\;80\;:\;15\;:\;5wt.\%$. These behaviors could be explained by the network structure of PTFE fibrils and conducting Paths linked with carbon blacks, respectively. On the other hand, cell capacitor using the sheet electrode with $15wt.\%$ of carbon black attached on aluminum current collector with the electric conductive adhesive, in composition is carbon black $CMC\;=\;70\;:\;30wt.\%$, has exhibited the best rate capability between $0.5\;mA/cm^2\~100\;mA/cm^2$ current density and the lowest ESR.
Kim, Ick-Jun;Yang, Sun-Hye;Jeon, Min-Je;Moon, Seong-In;Kim, Hyun-Soo
Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2006.11a
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pp.355-356
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2006
This work describes the effect of the number of roll pressing and the composition of carbon black on the electric and mechanical properties of carbon-PTFE electrode, in which composition is MSP20 : carbon black: PTFE = 95-X : X : 5 wt.%. It was found that the best electric and mechanical properties were obtained for sheet electrode roll pressed about 15 times and for sheet electrode, in which composition is MSP20 carbon black : PTFE = 80 : 15 : 5 wt%. These behaviors could be explained by the network structure of PTFE fibrils and conducting paths linked with carbon blacks, respectively. On the other hand, cell capacitor using the sheet electrode with 15 wt.% of carbon black attached on aluminum current collector with the electric conductive adhesive, in composition is carbon black : CMC = 70 : 30 wt.%, has exhibited the best rate capability between 0.5 $mA/cm^2$ ~ 100 $mA/cm^2$ current density and the lowest ESR.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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