I nte rna t io na l J o urna l o f   P o w er   E lect ro nics   a nd   Driv Sy s t e m   ( I J P E DS )   Vo l.   9 ,   No .   3 Sep tem b er   201 8 ,   p p .   1 2 6 3 ~ 1 2 7 1   I SS N:  2088 - 8 694 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j p ed s . v 9 . i 3 . pp 1 2 6 3 - 1 2 7 1           1263       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / I JP E DS   M eso -   a n d Micro po ro us Ca rbo n El ectr o de  a nd  I ts E f fect  o t he   Ca pa citive, Energ y   a nd P o w er P ro perties  o f  Supe rc a pa citor        E .   T a er 1 ,   R.   T a s li m 2 ,   Su g ia n t o 3 ,   M .   P a is za l 4 ,   M uk h li s 5 ,   W.   S.  M us t ik a 6 ,   Ag us t ino 7   1, 3, 4, 5 , 6, 7 De p a rtm e n o f   P h y sic s,  Un iv e rsity   o f   Riau ,   Riau ,   I n d o n e sia   2 De p a rtme n o f   In d u str ial  En g i n e e rin g ,   Isla m ic S tate   Un iv e rsit y   o f   S u lt a n   S y a ri f   Ka si m ,   Riau ,   In d o n e sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   1 0 201 8   R ev i s ed   A u g   2 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   A u g   6 ,   2 0 1 8       A c ti v a ted   c a rb o n   m o n o li t h ( A CM s)  f o e lec tro c h e m ica d o u b le  lay e r   c a p a c it o (EDL C)  e lec tro d e   w it h   a v e r a g e   p o re   d iam e ters   in   th e   m e so -   a n d   m icro p o re   re g io n we re   su c c e ss fu ll y   p ro d u c e d   f ro m   b io m a s m a t e rial.   A CM   s y n th e sis  u se c h e m ica a c ti v a ti o n   w it h   KO a n d   Zn Cl 2   a c ti v a ti n g   a g e n ts.   T h e   c a rb o n   a n d   a c ti v a ti n g   a g e n m a ss   ra ti o w e r e   1 :1 ,   1 :3 ,   1 : 5   a n d   1 :7 .   Bo t h   a c ti v a ti n g   m a teria ls  p ro d u c e d   a n   A CM   w it h   a n   a v e ra g e   p o re   d iam e ter  o f   3 . 2   n m .   T h e   sp e c i f ic  c a p a c it a n c e ,   sp e c if i c   su rf a c e   a r e a ,   e n e rg y   a n d   p o w e w e r e   a h ig h   a 6 3   F   g - 1 ,   6 5 0   m 2   g - 1 ,   a n d   0 . 2 3   W h kg - 1   f o KO H   a n d   7 3   F   g - 1 ,   a n d   5 2 2   m 2   g - 1 ,   a n d   1 9   W   kg - 1   f o r   Zn Cl 2   a c ti v a ti n g   a g e n ts,  re sp e c ti v e l y .   F o co m p a riso n ,   w e   a lso   stu d ied   th e   p h y sic a a n d   e lec tro c h e m i c a p ro p e rti e o f   A CM   w it h   a n   a v e ra g e   p o re   siz e   in   t h e   m icro p o re   ra n g e   f ro m   th e   sa m e   ra m a teria l.   K ey w o r d :   A cti v ated   ca r b o n   m o n o lith   EDL C   Me s o -   an d   m icr o p o r o u s   ca r b o n   Sp ec if ic  ca p ac itan ce   Co p y rig h ©   201 In s t it u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   E r m a n   T ae r   Dep ar te m en t o f   P h y s ics ,   Un i v er s it y   o f   R iau ,   S i m p a n g   B ar u ,   R iau ,   I n d o n e s ia .   E m ail:  er m an _ taer @ y a h o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     An   elec tr o ch e m ical  d o u b le  lay er   ca p ac ito r   ( E DL C ) ,   w h ic h   is   also   k n o w n   a s   s u p er ca p ac ito r ,   is   an   en er g y   s to r ag d ev ice  t h at  i s   d if f er e n f r o m   b atter y ,   f u e ce ll  a n d   ca p ac ito r   [ 1 ] .   E DL C   w it h   e x cl u s i v e   f ea t u r es,  al m o s t   u n li m ited   n u m b er   o f   ch ar g e - d i s ch a r g c y cl es,  v er y   h i g h   ca p ac itan ce   a n d   r an g e   o f   o p er atio n al   te m p er atu r e,   h ig h   p o w er   r atin g   t h at  is   m u c h   m o r s p ec i f ic  t h an   m o s t   ex i s ti n g   b atter ie s   s o   it  ca n   ea s il y   m ee t   a   v er y   ac ti v ch ar g [ 2 ]   [ 3 ] .   E D L C   ca n   b u s ed   i n   elec tr ic  v e h icle  ap p licatio n s   as  e n er g y   s to r ag d ev ices  w h ile   in   co m b in atio n   w i th   b atter y   o r   f u el  ce ll s   p ac k s   [ 2 ]   [ 4 ]   [ 5 ] .   C u r r en tl y ,   E D L C   ce lls   ar w i d ely   r esear ch ed   a n d   d ev elo p ed   to   f ill   th e   en er g y   g ap   b et w ee n   t h ca p ac ito r   a n d   b atter y .   E n er g y   s to r ag e   in   E D L C   ce ll s   o cc u r s   d u e   to   th f o r m atio n   p air s   o f   elec tr o n s   an d   io n s   i n   th m eso -   an d   m icr o p o r o u s   r eg io n s   o f   t h ca r b o n   elec tr o d e   th at   o cc u r s   at  t h b o u n d ar y   o f   t h elec tr o d an d   elec tr o ly te  [ 6 ] .   Sev er al  io n s   an d   elec tr o n   p air s   ar f o r m ed   s o   m o r e n er g y   ca n   b s to r ed .   T h s h ap an d   s ize  o f   t h p o r o u s   ca r b o n   elec tr o d ar k e y   f a cto r s   in   d eter m i n i n g   th c h ar ac ter is tic s   o f   t h e n er g y   an d   p o w er   t h at  i s   g e n er ated   [ 7 ] .   Var iatio n s   i n   t h p o r s i ze   o f   p o r o u s   ca r b o n   ar u s u all y   g r o u p ed   i n to   s e v er al  s izes:   m icr o p o r es,  m eso p o r es  an d   m ac r o p o r es  [ 8 ] .   A   m icr o p o r h as   a n   av er ag p o r d ia m eter   eq u al  t o   o r   less   th an   2   n m ,   m eso p o r o u s p o r d ia m eter s   r an g b et w e en   2   n m   an d   5 0   n m ,   an d   th av er ag p o r d iam eter   in   m ac r o p o r is   lar g er   th an   5 0   n m   [ 9 ] .   An   elec tr o d in   w h ich   m icr o p o r es  ar d o m i n a n w ill  p r o d u ce   E D L C   ce ll s   w i th   h i g h er   en er g y   c h ar ac ter is tic s h o w e v er ,   th g en er ated   p o w er   i s   r elativ el y   lo w   [ 1 0 ] .   A   ca r b o n   elec tr o d w i th   an   av er a g p o r s ize  i n   t h m e s o p o r r an g e   w ill  g e n er ate  ce ll   ch ar ac ter is tic s   w it h   r elat iv el y   h i g h   p o w er   a n d   lo w   e n er g y   [ 1 1 ] , [ 1 2 ] .   On f o cu s   o f   r e s ea r ch   is   to   o b tain   a n   id ea av er ag p o r s ize  to   d eter m i n t h o p ti m u m   co n d iti o n s   f o r   en er g y   a n d   p o w er   c h ar ac ter is tic s   i n   a n   E DL C   ce ll.    T h p o r ch ar ac ter is tics   o f   a   ca r b o n   m ater ial  ar in f l u en c ed   b y   s e v er al  f ac to r s ,   s u ch   a s   t h r a m ater ials   a n d   ac ti v atio n   co n d i tio n s   [ 1 3 ] .   On o f   t h lo w - co s r a w   m ater ial s   i n   th m a n u f ac tu r in g   o f   ca r b o n   is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 2 6 3     1 2 7 1   1264   b io m a s s   m ater ial   [ 1 4 ] .   Sev er al  r ep o r ts   h av e   s tated   t h at   t h p o r ch ar ac ter is tic s   o f   ca r b o n   d er iv ed   f r o m   b io m a s s   m ater ia ls   h a v ir r eg u lar   s h ap es   [ 1 5 ] .   T h p o r ch a r ac ter is tics   o f   m ac r o s ized   p o r es  i n   t h p o s ter io r   s ec tio n   ar r ed u ce d   to   m icr o p o r s izes  in   th d ee p est  en d   [ 1 6 ] .   A   r ed u ctio n   in   th m ac r o p o r f r ac tio n   ca n   b ac h iev ed   b y   ad j u s tin g   t h p ar t icle  s ize  o f   th ca r b o n   m ater ia l.  A ct iv atio n   m et h o d s   th at  ar co m m o n l y   u s ed   in   th m a n u f ac t u r in g   o f   p o r o u s   c ar b o n   ar p h y s ical  a n d   c h e m ic al  ac tiv a tio n   m et h o d s   [ 1 7 ] .   P h y s ical   ac ti v atio n   is   ca r r ied   o u at  r elativ el y   h i g h   te m p er atu r es  o f   8 0 0   to   9 0 0   °C   w it h   eit h er   C O2   o r   H2 g as,  an d   th ac tiv atio n   ti m p la y s   r o le  i n   d eter m i n i n g   th r es u lt in g   p o r s ize  [ 1 8 ] .   W h ile  th c h e m ical  ac t iv at io n   is   co n d u cted   w it h   th h e lp   o f   ch e m ical  ac t iv at in g   ag e n t s   s u ch   a s   KOH,   Z n C l2 ,   HNO3   o r   H3 P O 4 ,   th p er ce n tag m i x   b et w ee n   ca r b o n   m ater ial s   an d   ch e m ica ls   af f ec ts   t h p o r s ize  o f   th r esu lti n g   c ar b o n   [ 1 9 ] .   A n o t h e r   f ac to r   th at  p la y s   a   r o le  in   t h e   f o r m atio n   o f   p o r es  is   th e   f o r m   o f   ca r b o n   p r o d u c ed .   C ar b o n   p o w d er s   u s u al l y   t en d   to   h av e   p o r s ize  th at  is   r elati v el y   u n if o r m ,   w h er ea s   ca r b o n   p ellets  ( m o n o lith ic)   o r   g r an u le s   h a v v ar io u s   p o r s izes.  [ 2 0 ] C er tain   p r ec u r s o r   m ater ials   i n   th e   p r o d u ctio n   o f   ca r b o n   m o n o lith   elec tr o d es  u s u all y   p r o d u ce   a   ce r tain   p o r p r o p er ties ,   p r o b lem   to   b s o l v ed   is   to   p r o d u ce   d if f er en t p o r p r o p e r ties   f r o m   t h s a m r aw   m ater ial.   I n   t h is   r esear ch ,   t h r o u te  to   p r o d u ce   ca r b o n   p ellets  o r   m o n o lith s   f r o m   b io m as s   m ater ial   o f   r u b b er   w o o d   s a w d u s w it h   d if f er en an   av er ag p o r s ize  in   th m eso -   an d   m icr o r eg io n s   w as  d em o n s tr ated .   C ar b o n   m o n o lit h s   w er p r o d u ce d   b y   g r in d i n g   t h r a w   m ater ial   af te r   p r ec ar b o n izatio n   p r o ce s s   a lo w   te m p er atu r es.   T h s elec tio n   o f   a n   ap p r o p r ia te  p ar ticle  s ize  a n d   a n   as s is te d - m o ld ed   o p er atio n   g e n er ated   th p r ec ar b o n ized   p o w d er   th at  f o r m ed   in to   p ellet  s h ap w ith o u th a s s i s tan c o f   an   ad h esi v e.   T h s elec ted   ac tiv atio n   p r o ce s s   w a s   ch e m ical  ac ti v atio n   u s i n g   KOH  a n d   Z n C l2   o n   t h p r ec ar b o n ized   p o w d er ,   w h er ea s   p h y s ica ac tiv a tio n   w a s   p er f o r m ed   b y   g a s eo u s   C O2   ass is ta n ce   th at  w as  co n d u cted   o n   th ca r b o n   p ellet  s am p les.  T h ch o s en   p r o d u ctio n   p r o ce s s   r o u te  h as  s u cc es s f u l l y   d e m o n s tr ated   m o n o lith   ac ti v ated   ca r b o n   w it h   d if f er en p o r e   p r o p er ties ,   an   av er ag p o r s ize  in   t h m e s o -   a n d   m icr o r eg io n s .   T h d if f er e n ce   i n   p o r p r o p er ties   o f   ca r b o n   m o n o lit h   elec tr o d es  w a s   a n al y ze d   b y   ab s o r p tio n   a n d   d eso r p tio n   m et h o d s   u s i n g   N2   g a s ,   an d   E D L C   ce l l   ch ar ac ter is tic s   w er s tu d ied   u s in g   c y cl ic  v o lta m m etr y .   T h is   s tu d y   h a s   s u cc ee d ed   in   s h o w i n g   th d if f er e n t   elec tr o d p o r p r o p e r ties   o f   th r u b b er   w o o d   s a w d u s m a te r ial  th at  ca u s e s   v ar iatio n s   i n   ca p ac itan ce ,   en er g y   an d   p o w er   in   E D L C   ce lls .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D     R u b b er   w o o d   th at  o r ig i n ated   f r o m   r u b b er   p lan tatio n   in   R i au   p r o v in ce ,   I n d o n es ia,   w a s   u s ed   as  th e   r a w   m ater ials .   A   m ec h a n ical  p r o ce s s   w a s   u s ed   to   co n v er t h r u b b er   w o o d   in to   s a w d u s t.  A   f r ac tio n   o f   t h e   r u b b er   w o o d   s a w d u s in   ± 2   c m   w a s   s elec ted   f o r   th i s   s t u d y .   C h e m ica ac ti v atio n   u s in g   Z n C l2   an d   K OH   ac tiv ati n g   ag e n ts   w as  s elec ted   f o r   th m eso   an d   m icr o p o r o u s   s tu d ie s   o n   th ac tiv a ted   ca r b o n   m o n o lit h   f r o m   r u b b er   w o o d   s a w d u s t.   T h A C w a s   p r o d u ce d   f r o m   r u b b er   w o o d   s a w d u s v ia  co m b i n atio n   o f   ch e m ical  a n d   p h y s ical   ac tiv atio n   m et h o d s .   T h ese  m e t h o d s   s tar ted   w i th   d r y in g   p r o ce s s   o f   t h r u b b er   w o o d   s a w d u s an d   p r ec ar b o n izatio n   at  te m p er at u r es  o f   2 5 0   °C   f o r   2 . 5   h .   T h A C m a n u f ac tu r i n g   p r o ce s s   co n t in u ed   w it h   g r in d i n g   u s i n g   h ar d   g r i n d er   an d   b all  m il lin g   f o r   2 0   h .   T h en ,   s iev in g   p r o ce s s   w as  u s e d   to   o b tain   p o w d er   w it h   p ar ticle  s izes   les s   t h an   1 0 0   µm ,   a n d   t h p o w d er   w a s   a ctiv ated   b y   Z n C l2   s o l u tio n .   T h s a m p les  w er lab eled   A C M - Z s ,   w h er ea s   t h s a m p les  t h at  w er ac ti v ate d   b y   KOH  w er lab eled   AC M - Ks.  T h s   i n d ex   in d icate d   th e   co n ce n tr atio n   o f   ac tiv at ed   a g en t   th a w as   s h o wn   b ased   o n   th r atio   o f   t h p r ec ar b o n ized   s a m p le   m as s   an d   t h ac ti v ated   m a ter ial  m as s .   T h co n ce n tr atio n   r at io s   w er 1 :1 ,   1 :3 ,   1 :5   an d   1 :7 .   A ll  s a m p les  AC M   b y   d i f f er e n ch e m ica ac tiv at i o n   ag en w er lab eled   as  A C M - Z 1 ,   AC M - Z 3 ,   AC M - Z 5 ,   AC M - Z 7 ,   AC M - K1 ,   AC M - K3 ,   A C M - K5   a n d   AC M - K7 .   A   co m p ar is o n   o f   t h e lectr o d s a m p les   o f   m icr o p o r o u s   ac ti v ated   ca r b o n   m o n o lit h s   w as   av ai lab le  t h r o u g h   th e   m et h o d   b elo w .   A   p a r ticle  s ize  o f   le s s   th a n   5 3   µ m   w a s   s elec ted ,   an d   ac tiv atio n   o cc u r r ed   u s i n g   th e   s a m e   ch e m icall y   ac tiv a ted   ag en ts   ( KOH  a n d   Z n C l2 )   at  a   lo w   co n ce n tr atio n   o f   0 . 4   M.   T h s a m p les   w er lab e led   AC M - Z 0   a n d   A C M - K0 .   A ll o f   th e   s a m p les   w er ca r b o n i ze d   in   n itro g e n   g a s   f r o m   r o o m   te m p er atu r u p   to   te m p er atu r es  o f   6 0 0   °C   at  a   co n s ta n f lo w   r ate  o f   1 . 5   l/ m i n   b y   p r ev io u s l y   r ep o r ted   tech n iq u [ 2 1 ] ,   f o llo w ed   b y   C O2   g a s   at   te m p er at u r o f   9 0 0   °C   f o r   2   h .   A ll   o f   t h AC elec tr o d es  w er p o lis h ed   to   th ick n es s   o f   0 . 3   m m   a n d   w as h ed   u s in g   d is t illed   w ater   u n t il  th p o f   t h w a s h i n g   w ater   w as   n eu tr al.   P h y s ical   p r o p er t y   m ea s u r e m e n ts   o f   t h m as s ,   d ia m eter ,   t h ic k n e s s   a n d   p o r o s it y   o f   th e   elec t r o d es  w er e   co n d u cted .   C h an g es  i n   t h m as s ,   th ic k n es s   an d   d ia m e ter   w er s h o w n   a n d   r ep o r ted   f o r   ea ch   lev el  o f   t h e   p r ep ar atio n   s tep s   af ter   b o th   p ellet  m a n u f ac t u r in g   an d   p h y s i ca ac tiv ati o n .   P o r o s it y   p ar am eter s   w er an al y ze d   u s i n g   t h i s o th er m al  ad s o r p t io n   an d   d e s o r p tio n   o f   n itro g en   g a s   at   te m p er atu r o f   7 7 . 3   u s i n g   Qu a n tach r o m I n s tr u m e n t v er s io n   1 1 . 0 .   T h s p ec if ic  s u r f ac e   ar ea   an d   p o r v o lu m ST P   w as c alcu la ted   b y   th e   B r u en au er - E m m e tt - T eller   ( B E T )   m et h o d   o f   an al y s is .   E lectr o ch e m ical  p r o p er ties   m ea s u r e m en t s   w er co n d u cted   b y   u s in g   c y c lic  v o lta m m etr y   m et h o d s .   T h C test i n g   w as  p er f o r m e d   b y   f ab r icate d   E DL C   ce ll  i n   co in   f o r m .   C y clic  v o lta m m e tr y   w as  p er f o r m ed   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       Mes o -   and  M icro p o r o u s   C a r b o n   E lectro d a n d   its   E ffect  o n   th C a p a citive,   E n erg y…     ( E r ma n   Ta er )   1265   u s i n g   s elf - d esi g n ed   C P h y s ics  U R   R ad - E r   5 8 4 1   in s tr u m e n a n d   ca lib r ated   w i th   So lar tr o n   1 2 8 0   p o ten tio s tat.   T h C m ea s u r e m en ts   w er co n tr o lled   u s in g   t h s o f t w ar C y clic   Vo lta m m etr y   C V v 6 .   T h e   m ea s u r e m e n t s   w er co n d u cte d   at  s ca n   r ate  o f   1   m s - 1   w it h   p o te n tial  w i n d o w   o f   0 - 500  m V.   T h C V   elec tr o l y te  u s ed   w as   1   H2 S O4 .   T h p er f o r m a n ce   m ea s u r e m en ts   o f   t h E D L C   ce lls   w e r ca lcu lated   b y   th e   f o llo w in g   f o r m u la  [ 2 2 ] .     C sp 2I s m       W h er e I   cu r r en t,  s   s ca n   r at an d   m   elec tr o d m ass       3.   RE SU L T A ND  AN AL Y SI S   3 . 1 .     Weig ht,   Dia m et er   a nd   T hic kn es s   o f   t he  E lect ro de  Ana ly s is     Fig u r 1   s h o w s   th ch a n g es  in   th w ei g h t,  d ia m eter   an d   th ic k n e s s   o f   t h m o n o lit h ic  ca r b o n   elec tr o d b o th   ( i)   a f ter   t h ac ti v atio n   p r o ce s s   a n d   ( ii)  a s   p r ep ar ed .   Fig u r e   1 s h o w s   an   elec tr o d with   a   zi n c h lo r id ac tiv atio n   s er ie s ,   w h er ea s   Fi g u r 1 b   s h o w s   elec tr o d s a m p l es  w it h   p o tass iu m   h y d r o x id ac tiv atio n   s er ie s .   T h ch an g i n   s a m p le   w ei g h af ter   th e   ac ti v atio n   p r o ce s s   s h o w s   t h g r ea test   r ed u ctio n   i n   d ia m eter   a n d   th ic k n e s s .   T h s a m p le   w ei g h av er ag is   less   t h an   6 0 o f   th o r ig in a w ei g h t,  a n d   t h d ia m eter   a n d   t h ick n e s s   ar r ed u ce d   b y   2 0   to   3 0 %.  Fo r   ex a m p le,   t h lar g est   r ed u ctio n   i n   w ei g h t in   th Z   ac tiv a tio n   s er ies o cc u r s   in   th e   Z - 5   s a m p le,   w h er t h ch a n g in   w ei g h is   co n s i s ten w it h   th r ed u ctio n   in   th d ia m eter   an d   th ic k n ess .   T h lar g est  w ei g h r ed u ctio n   i n   th K - s er ies  s a m p le  w as  o b s er v ed   w it h   th A C M -   K7   s a m p le ,   an d   th is   ch a n g in   w ei g h is   co n s is te n w i th   t h ch an g i n   d ia m eter   an d   t h ick n es s .   I is   b eliev ed   th at  t h c h an g i n   w eig h i s   ca u s ed   b y   d i m e n s io n al  ch a n g es  in   th elec tr o d e.   T h A C M - Z 5   an d   AC M - K7   s a m p le s   w er p r ed icted   t o   d em o n s tr ate  t h b est  p o r o s it y   p r o p er ties .   Fo r   ea ch   s er ies,  th w ei g h c h an g i n   th s a m p l in cr ea s es  li n ea r l y   w it h   an   i n cr ea s i n   th e   ac ti v atin g   co n ce n tr atio n .   I n   t h Z   s er ies,  o p ti m u m   co n d itio n s   w er a ttain ed   in   t h AC M - Z 5   s a m p le,   w h er ea s   i n   th s er ies,  t h p er ce n ta g in cr ea s ed   w i th   a n   in cr ea s in   t h ac ti v ato r .   Ho w e v er ,   f o r   s a m p le s   w it h   l o w   ac ti v ato r   co n ce n tr atio n s   m ater ials   AC M - Z 0   an d   AC M - K0   ex h ib it  h i g h er   m as s   ch a n g e s .   S m aller   s a m p l e   p ar ticle  s izes  ar b eliev ed   to   ca u s m o r ef f ec ti v ca r b o n   an d   ac tiv ato r   ag en t   r ea ctio n s   t h at  f i n all y   ca u s t o   g r ea ter   m a s s   r ed u ct io n .   T h r ed u ctio n   i n   t h d ia m eter   a n d   th ick n es s   o f   th e   AC M - Z 0   an d   AC M - K0   s a m p l es sh o w   t h ch a n g is   n o t so   s i g n i f ica n t.           Fig u r 1 . T h ch an g i n   w ei g h t ,   d iam eter ,   a n d   th ic k n e s s   o f   t h AC elec tr o d af ter   ac tiv ati o n   p r o ce s s   b y   ( a)   Z n C l 2   a n d   ( b )   KOH  ac tiv ati n g   ag en t.       3 . 2 .     N 2   G a s   Ads o rpt io n a nd   Deso rpt io n     Fig u r 2   s h o w s   th r ela tio n   o f   th r elat iv p r es s u r to   th e   a m o u n o f   N2   g as  ab s o r b ed   in   th s a m p le  p o r es.  T h d ata  f o r   th s a m p l es  w it h   an   ac tiv a tio n   s er ies  o f   Z n C l2   a n d   KOH  ar s h o w n   i n   Fi g u r es  2 an d   b   an d   Fi g u r es   2 an d   d ,   r esp ec ti v el y .   T h ese   f i g u r es  s h o w   t h r elatio n s h ip   b et w ee n   th p o r s ize  an d   th e   v o l u m o f   ab s o r b ed   N2   g a s .   I n   Fi g u r 2 a,   th e   s a m p les   in   t h Z n C l2   s er ies   s h o w   t y p e   I V,   w h ic h   i s   b ased   o n   t h e   I UP A C   cla s s i f icat io n   [ 8 ] .   T h ad s o r p tio n - d eso r p tio n   d ata  s h o w   t h h y s ter esi s   p atter n s   th at  ap p ea r   in   th e   r elativ p r ess u r ar ea   b et w ee n   0 . 4   an d   1 .   T h is   t y p I d ata  h a s   c h ar ac ter is tic   av er a g p o r s ize  i n   t h e   m eso p o r o u s   r an g e.   T h Z   s a m p le  s er ies  s h o w s   t h at  i f   m o r ac tiv atin g   m ater ials   ar u s ed   in   th ac tiv a tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 2 6 3     1 2 7 1   1266   p r o ce s s ,   th en   m o r N2   g as  is   a b s o r b e d .   A   s i m i lar   p atter n   o f   c u r v e s   w as a l s o   en co u n ter ed   in   th KOH  s er ies o f   s a m p les.  Fo r   s a m p le s   i n   t h s er ies,  it  w as  f o u n d   t h at  a d d in g   KO co n ce n tr atio n s   cl ea r l y   i n f l u e n ce d   th e   in cr ea s i n   N2   g as  ab s o r p tio n   in   t h v o l u m e.   Ho w e v er ,   th i s   t r en d   w a s   clea r l y   n o o b s er v ed   in   t h Z   ac t iv at io n   s er ies  s a m p le.   T h i n s er t s   i n   Fig u r 2 a n d   2 b   s h o w   a   t y p I   p o r m o d el  f o r   t h AC M - K0   a n d   A C M - Z 0   s a m p les,  w h ic h   i n d icate   th a v er ag p o r o f   th s a m p le  i n   t h m icr o p o r s ize  r an g e.   Fi g u r 2 s h o w s   th a th e   p atter n   o f   t h p o r d ia m eter   v ar iatio n   in   s a m p le   s ize  ap p e ar s   in   t h r a n g e   o f   3 0   to   1 4 0   Å .   All  q u a n titi e s   o f   ac tiv ati n g   m ater ials   in d icate   t h at  t h N2   g as   ab s o r p tio n   v o l u m e   is   al m o s t h s a m e   f o r   al s a m p le s   i n   a   p o r d ia m eter   r an g o f   1 0 0   to   1 4 0   Å ,   ex ce p th v o lu m is   s l ig h tl y   h i g h er   f o r   th AC M - Z 5   s am p le.   I n   th lo w e r   p o r d iam eter   r an g in   t h r eg io n   f r o m   5 0   to   1 0 0   Å ,   s am p le  AC M - Z 5   h as  th h ig h es a m o u n o f   ab s o r b ed   g as   an d   ex h ib it s   lo w   p ea k   at   a   p o r d iam eter   s ize  o f   5 4   Å ,   w h er ea s   th e   o th er   s a m p le s   e x h ib it   s i m ilar   p o r e   d is tr ib u tio n   p atter n s .   F u r th er m o r e,   i n   s m all  p o r d ia m ete r   r an g o f   5 0   Å ,   s a m p le  AC M - Z 5   h as  th h i g h e s t   ab s o r p tio n   v o lu m e,   f o llo w ed   b y   s a m p le s   AC M - Z 1 ,   AC M - Z 3   an d   A C M - Z 7 .   Fo r   all  s a m p les,  t h h i g h est   ab s o r p tio n   o cc u r s   at  n ea r l y   th s a m p o r d iam eter   t h at  i s   in   th r eg io n   o f   3 6   Å .   L ar g er   ab s o r p tio n   v o lu m e s   in d icate   t h p r ese n ce   o f   h i g h e r   p o r a m o u n ts   w it h   al m o s t   t h s a m p o r d ia m eter .   T h i s   f a ct  in d icate s   t h at   an   in cr ea s ed   ac tiv ato r   co n ce n tr at io n   ca u s e s   an   in cr ea s i n   th n u m b er   o f   p o r es  f o r m ed   o n   th c ar b o n   elec tr o d e.   Fig u r 2 d   s h o w s   t h p o r s ize  d is tr ib u tio n   p atter n   f o r   t h s er ies  s a m p les,  w h ic h   in d icate s   t h at  t h e   ab s o r p tio n   v o lu m p atter n   lo o k s   al m o s th s a m i n   t h p o r d iam eter   r an g o f   1 4 0   to   4 0   Å .   Di f f er en t   ab s o r p tio n   p atter n s   f o r   th e   s er ies   elec tr o d es  ar e x h ib ited   in   t h s m al p o r d ia m eter   ar ea s   o f   4 0   Å .   T h e   AC M - K7   s a m p le  s h o w ed   t h e   h ig h es ab s o r p tio n   v o lu m e,   an d   th AC M - K1   s a m p le  s h o w ed   th s m al lest   ab s o r p tio n   v o lu m e.   T h ese  r es u lts   in d icate   th at   th e   p o r d is tr ib u tio n   f o r   th s er ie s   s a m p les  h as  th s a m e   p atter n   b u d i f f er s   o n l y   in   t h a m o u n o f   m eso p o r es  th a ar f o r m ed ,   esp ec ial l y   in   a   p o r d iam eter   o f   ap p r o x im a tel y   3 0   Å .   B ased   o n   Fi g u r es  2 an d   d ,   t h d if f er en ac ti v ati n g   m a ter ials   ( Z n C l 2   an d   KOH)   s h o w   th p o r d is tr ib u t io n   p atter n   o f   t h m o n o lith ic  ca r b o n   elec tr o d e;  h o w ev er ,   b o th   t y p e s   o f   ele ctr o d s er ies o f   th e   m o n o lit h   ar s till   eq u all y   in   t h m eso p o r r an g e.           Fig u r 2 . T h N 2   ad s o r b tio n - d eso r p tio n   d ata  f o r   ( a)   A C M - Z   s a m p els a n d   ( b )   A C M - s a m p l es,  N 2   v o lu m a d s o r p tio n   d ata  v s   p o r d iam et er   in   ( c)   A C M - Z   s a m p els a n d   ( d )   A C M - s a m p les       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       Mes o -   and  M icro p o r o u s   C a r b o n   E lectro d a n d   its   E ffect  o n   th C a p a citive,   E n erg y…     ( E r ma n   Ta er )   1267   T ab le  1   s h o w s   th p o r p r o p er ties   o f   m o n o li th ic   ca r b o n   e lectr o d es  f o r   s a m p le s   w i th   a n   ac tiv ated   s er ies  o f   zin c   ch lo r id an d   p o tass i u m   h y d r o x id e.   T h p o r p r o p er ties   th at  ar s h o w n   f o r   ea ch   s a m p le  ar t h B E T   s u r f ac e   ar ea     (S BET ) ,   m es o p o r o u s   s u r f ac e   ar ea   ( S m eso ) ,   m icr o p o r s u r f ac e   ar ea   ( S m icro ) ,   to tal  p o r v o lu m e   (V total ) ,   m icr o p o r v o lu m ( V m icro )   an d   av er a g p o r d iam et er   ( D) .   Fo r   th Z   s er ies  elec tr o d es,  s am p le  AC M - Z 7   h as  t h h ig h es s u r f ac ar ea ,   an d   th v al u o f   t h s u r f ac ar ea   o f   th Z   s er ie s   s a m p le  is   n o s i g n if ican t l y   d if f er e n f o r   i n cr ea s i n g   co n ce n tr atio n s   o f   t h ac t iv ato r .   Fo r   th e   s er ies   elec tr o d s a m p l es,  an   i n cr ea s i n   ac tiv ato r   co n ce n tr at io n   s i g n if ican tl y   af f ec t s   th s a m p le  s u r f ac ar ea ,   an d   th A C M - K5   s a m p le  s h o w s   t h e   o p tim u m   s u r f ac ar ea .   T h m eso p o r o u s   o p en in g   ar ea   lo o k s   d if f er en f o r   th Z   ac ti v atio n   s er ies  s a m p le s   w it h   AC M - Z 5   s h o w i n g   t h h i g h est   m e s o p o r o u s   s u r f ac ar ea .   Fo r   th ac tiv atio n   s er ies,  th h i g h e s s u r f ac ar ea   o f   me s o p o r es  is   s h o w n   i n   t h e   A C M - K7   s a m p le,   b u t   t h o t h er   s a m p les   AC M - K1 ,   A C M - K3   a n d   AC M - K5   s h o w   al m o s th s a m m eso p o r o u s   s u r f ac ar ea .   T h p o r test   r es u lts   o n   t h A C elec tr o d es  s h o w   a   co r r elatio n   b et w ee n   th e   m es o p o r o u s   s u r f ac ar ea   w i th   ch an g e s   i n   w eig h t   an d   d i m e n s i o n   i n   ea c h   s a m p l e   s er ies.  Sa m p les  w it h   t h h ig h est  m eso p o r o u s   s u r f ac ar ea   d is p la y   th h i g h est  w ei g h t   an d   d i m e n s io n a l   ch an g es.       T ab le  1 . T h p o r o s it y   ch ar ac ter is tic  f o r   AC s a m p les   C e l l s   S B E T   (m 2 .g - 1 )   S M E S O   (m 2 .g - 1 )   S M ICR O   (m 2 .g - 1 )   V T O T A L   ( c m 3 . g - 1 )   V M ICR O   ( c m 3 .g - 1 )   D   ( n m)   A C M - Z1   5 8 0   3 4 . 3 6 7   5 6 4   0 . 3 8 0   0 . 3 0 6   3 . 8 1 8   A C M - Z3   6 1 3   2 8 . 6 8 1   5 9 5   0 . 3 8 3   0 . 3 2 6   3 . 8 0 1   A C M - Z5   6 0 9   8 0 . 1 0 5   5 7 2   0 . 4 2 4   0 . 3 1 2   3 . 8 2 5   A C M - Z7   6 5 0   1 6 . 2 4 3   6 3 8   0 . 3 8 0   0 . 3 4 6   3 . 7 8 2   A C M   - K1   2 1 5   1 9 . 6 5 4   1 8 3   0 . 1 7 4   0 . 1 0 4   3 . 7 9 6   A C M   - K3   3 9 1   2 9 . 0 7 8   3 6 2   0 . 2 8 0   0 . 1 9 8   3 . 8 1 0   A C M   - K5   5 2 2   2 9 . 7 8 2   4 9 6   0 . 3 4 4   0 . 2 7 3   3 . 7 9 8   A C M   - K7   4 5 4   6 6 . 2 2   4 2 5   0 . 3 3 0   0 . 2 2 9   3 . 4 2 3       3. 3   Ca pa ci t iv P ro pert ies   T h ca p ac it iv p r o p er ties   o f   E DL C   ce lls   f o r   th m o n o lit h ic  ca r b o n   elec tr o d es  o f   th Z   an d   s er ies   ar r ep r esen ted   b y   Fi g u r e s   3 an d   b ,   r esp ec tiv el y .   T h c y clic  v o lta m m o g r a m   w as   m ea s u r ed   at  p o ten t ia l   w i n d o w   o f   0   to   0 . 5   at  s ca n   r ate  o f   1   m s - 1 .   T h C V   r esu lt s   u s i n g   th C sp   I /( m . s )   f o r m u la  ar s h o w n   a s   th r elatio n s h ip   o f   p o ten t ial  v s .   s p ec if ic  ca p ac ita n ce   [ 2 2 ] .   T h C c u r v e s   t h at  ar s h o w n   f o r   th t w o - elec tr o d s er ies ar id ea l c u r v e s   f o r   ca r b o n - b ased   elec tr o d es.  T h cu r v clea r l y   r ese m b le s   r ec tan g u lar   s h ap [ 2 3 ] .   A t a   lo w   p o ten t ial  o f   clo s to   0 . 0 2 - 0 . 0 5   V,   th er is   s ig n i f ican in cr ea s in   t h s p ec if ic  ca p ac it an ce   f o r   b o th   s er ies   o f   s a m p les.  I n cr ea s i n g   t h ca p ac itan ce   at  lo w   v o lta g r e s u lts   i n   a   lar g in cr ea s e   i n   c u r r en t.  T h is   e lectr o d p r o p er ty   u s u a ll y   in d icate s   s m o o t h   io n   d i f f u s io n   p r o ce s s   i n to   t h p o r es  o f   t h ca r b o n   e l ec tr o d d u r in g   t h p r o ce s s   [ 2 4 ] .   T h is   r esu lt  is   o n l y   p o s s ib le  if   th av er a g p o r d ia m eter   o f   th elec tr o d is   lar g en o u g h   f o r   th io n s   to   en ter   [ 2 5 ] .   A h i g h er   p o ten tials   i n   t h r an g o f   0 . 0 5   V - 0 . 5   V,   an   in c r ea s i n   th s p ec if ic  c ap ac itan ce   o f   th E D L C   ce ll s   s lo w l y   o cc u r s   w ith   in cr ea s in g   p o ten tial.  T h i s   p r o ce s s   i n d icate s   t h at  t h p o ten tial  in cr ea s e   n o   lo n g er   s ig n i f ica n tl y   i n f lu e n ce s   th e   in cr ea s e   in   th e   io n   a m o u n t   in   th e   elec tr o d p o r es  to   f o r m   c h ar g ed   p air s .   Fu r t h er m o r e,   p o ten tial  o f   0 . 5   V - 0 . 4   in d icate s   t h b e g i n n i n g   o f   t h e   d is ch ar g p r o ce s s   w h er th er e   is   a   s ig n i f ica n d ec r ea s in   th ca p ac itan ce   v al u e,   w h ic h   s lo w l y   d ec r ea s es  to w ar d   ze r o   p o ten tial.  T h n at u r o f   th ch ar g e - d i s ch ar g p r o ce s s   is   s h o w n   b y   t h en tire   s er i es  o f   ce lls .   T h is   E DL C   s h o w s   id ea ch ar ac ter is tics   o f   s u p er ca p ac ito r   ce ll.  Su c h   f ea tu r es  u s u all y   o cc u r   i n   ca r b o n   elec tr o d es  w it h   a n   av er a g p o r s ize  i n   t h m eso p o r o u s   r an g e.   T h ese  r es u lts   ar co n s is te n w it h   t h test   r esu lt s   o f   th e lectr o d p o r p r o p er ties ,   in   w h ich   all  t h te s ted   elec tr o d es  h a v e   av er a g p o r d ia m eter s   i n   t h 3 - n m   r a n g e.   Fo r   co n f ir m a tio n ,   w e   h a v a ls o   m ea s u r ed   th ca p ac iti v p r o p er ties   o f   E D L C   ce lls   u s in g   el ec tr o d es  th at  w er ac ti v ated   w it h   Z   a n d   at  lo co n ce n tr atio n s .   T h d ata  in   Fig u r es  3 an d   b   s h o w   clea r   d if f er en ce s   in   th s h ap o f   th cu r v e,   w h er it   ap p ea r s   th at  th s p ec if ic  ca p ac itan ce   o f   t h elec tr o d s lo w l y   in cr ea s e s   s tar ti n g   f r o m   p o ten tial  o f   0   to   0 . 5   V.   T h is   ch ar ac ter is tic  s u g g es ts   th at  th p r o ce s s   o f   io n   d i f f u s io n   in to   th elec tr o d p o r es  p r o ce ed s   in   th p r esen ce   o f   o b s tacle s   [ 2 6 ] .   T h s am r esu lt s   w er also   s h o w n   f o r   ca r b o n   elec tr o d e   s am p le s   w ith   a n   av er ag p o r s ize  in   t h m icr o p o r r an g [ 2 7 ] .   Fig u r es  3 an d   b   s h o w   t h at   th p r o p o r tio n   o f   s a m p les  w it h   lo w   Z   an d   K   co n ce n tr atio n   p r o d u ce   elec tr o d es  w it h   p o r av er ag es i n   t h m icr o p o r r an g e.   T ab le  2   p r esen ts   t h ca p ac it i v p r o p er ties   o f   E D L C   ce lls   s u ch   as  s p ec if ic  ca p ac ita n c e,   s p ec if i c   en er g y   a n d   s p ec if ic  p o w er .   T h s p ec if ic  c ap ac itan ce   o f   th E DL C   ce ll  f o r   Z   o r   s er ies  m eso p o r o u s   ca r b o n   elec tr o d is   in   r an g f r o m   3 8   to   7 3   g - 1 .   Fo r   th e   E D L C   ce ll  in   t h Z   s er ies,   th e   o p ti m u m   s p ec if ic  ca p ac ita n c e   w a s   f o u n d   in   th AC M - Z 3   s a m p le,   w h ich   is   eq u al  to   6 3   g - 1 ,   w h er ea s   f o r   th E DL C   i n   t h s er ies,  t h e   h ig h e s ca p a citan c o b tain ed   in   th E D L C   ce ll  w it h   th e   AC M - K5   elec tr o d is   7 3   g - 1 .   T h s p ec if ic   ca p ac itan ce   is   co r r e lated   w ith   th s u r f ac ar ea   o f   S BET   a n d   th m icr o p o r s u r f ac ar ea .   T h E DL C   ce lls   w i t h   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 2 6 3     1 2 7 1   1268   elec tr o d es  at  h ig h   p er ce n ta g o f   m icr o p o r e   s u r f ac ar ea   ten d   to   p r o d u ce   h ig h   s p ec i f ic  c ap ac itan ce s .   W h e n   th E DL C   ce lls   w it h   A C M - Z 3   an d   A C M - K5   el ec tr o d es  ar co m p ar ed   w it h   th E D L C   ce lls   AC M - Z 0   an d   AC M - K0 ,   th e   s p ec i f ic  ca p ac itan ce   o f   AC M - Z 3   a n d   AC M - K5   ar r elati v el y   co m p ar a b le.   T h elec tr o d es   AC M - Z 0   an d   AC M - K0   h av e   r elativ h i g h er   S BET   s u r f ac ar ea s .   T h s u r f ac ar ea s   o f   A C M - Z 0   an d   AC M - K0   s a m p les  ar r elate d   to   th h ig h   v al u o f   th s p ec i f ic  ca p ac i tan ce .   O n   t h o th er   h a n d ,   E DL C   ce ll s   w it h   th e   h ig h e s t sp ec i f ic  ca p ac itan ce ,   i. e. ,   A C M - Z 3   an d   A C M - K 5 ,   p r o d u ce   th o p ti m u m   e n er g y   a n d   p o w er   d en s ities .           Fig u r 3 . T h C cu r v f o r   d if er en t c ell  w it h   elec tr o d o f   ( a)   AC M - Z ,   ( b )   AC M - K,   ( c)   AC M - Z 0   an d   ( d )   AC M - K0       T ab le  2 . T h B E T   s u r f ac ar ea   ( S BET ) ,   Sp ec if ic  ca p ac itan ce   ( C sp ) ,   E n er g y   d en s it y   ( W )   an d   P o w er   d en s it y   ( P )   f o r   s u p er ca cito r   ce lls   C e l l s   S B E T   (m 2 .g - 1 )   C sp   ( F   g - 1 )     ( W h k g - 1 )     ( W   k g - 1 )   A C M - Z0   8 8 3   1 0 0   0 . 2 1   1 8 . 7 1   A C M - Z1   5 8 0   54   0 . 1 5   1 4 . 5 2   A C M - Z3   6 1 3   63   0 . 1 7   1 6 . 4 7   A C M - Z5   6 0 9   60   0 . 1 7   1 5 . 6 4   A C M - Z7   6 5 0   55   0 . 1 5   1 4 . 3 4   A C M - K0   7 1 9   60   0 . 1 8   1 6 . 8 0   A C M - K1   2 1 5   38   0 . 0 2   8 . 0 5   A C M - K3   3 9 1   44   0 . 0 3   9 . 8 9   A C M - K5   5 2 2   73   0 . 2 3   1 9 . 6 4   A C M - K7   4 5 4   72   0 . 0 3   1 8 . 7 4       3. 3   X - R a y   a na l y s is   A   co m p ar is o n   o f   cr y s ta lli n it y   p r o p er ties   o f   th ac tiv ated   ca r b o n   m o n o lit h s   i n   m e s o -   an d   m icr o p o r es   is   s h o w n   in   Fi g u r 4 .   E ac h   s a m p le  o f   AC M - K5   an d   AC M - K0   is   s elec ted   to   r ep r ese n m eso p o r o u s   a n d   m icr o p o r o u s   ch ar ac ter is tic s .   T h ese  r es u lt s   s h o w   t h r elatio n s h ip   b et w ee n   t h in ten s it y   o f   t h X - r a y   d i f f r ac t io n   p ea k s   an d   2 θ  s ca tter i n g   a n g le.   T h cr y s ta ls   t h at   ex h ib it  t h h ig h e s i n te n s it y   ap p ea r   at  2 θ  an g le  o f   3 0   °.  T h is   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       Mes o -   and  M icro p o r o u s   C a r b o n   E lectro d a n d   its   E ffect  o n   th C a p a citive,   E n erg y…     ( E r ma n   Ta er )   1269   f i n d in g   in d icate s   t h p r esen ce   o f   SiO 2 ,   w h ic h   is   co m m o n l y   p r esen f o r   ca r b o n   m ater ials   d er iv ed   f r o m   b io m as s   [1 6 ] .   A d d itio n all y ,   t h p r esen ce   o f   s h ar p   p ea k s   at  2 θ  o f   2 3 °,  3 6 °,  3 9 °,  4 3 °,  4 7 ° ,   4 8 °  an d   5 7 °  r ep r esen ts   KC l   m ater ials   t h at  w a s   d er i v ed   f r o m   c h e m ical  ac ti v atio n   p r o ce s s es   an d   n o r elea s ed   d u r i n g   t h w as h in g   an d   b u r n i n g   p r o ce s s   [ 2 8 ] .   B o th   cu r v es  s h o w   t w o   b r o ad en in g   p ea k s ,   w h ic h   i n d icate   a n   a m o r p h o u s   c h ar ac ter is tic   o f   th ca r b o n   m a ter ia l,  at  an   a n g l o f   2 θ  eq u al  to   2 6 . 3 2 9 ° an d   4 5 . 6 5 9 ° f o r   A C M - K5   an d   2 5 . 3 4 4 ° an d   4 6 . 7 6 8 ° f o r   AC M - K0   [ 29 ] .   T h d if f er en c es  in   p o r s tr u ct u r r esu lted   i n   d if f er en d 002   i n ter la y er   s p a cin g s   f o r   A C M - K5   an d   AC M - K0 .   On   th o t h er   h an d ,   th d 100   in ter la y er   s h o w ed   n o   s i g n if ican d i f f er e n ce   f o r   A C M - K5   an d   AC M - K0 .   T h er ef o r e,   th L c   a n d   L a   o f   ea c h   s a m p le  ar d i f f er en t.  T h L c   a n d   L a   ar 1 . 2 1 2   n m   a n d   0 . 6 3 7   n m   f o r   A C M - K5   a n d   1 . 2 3 3   n m   an d   0 . 6 3 6   n m   f o r   AC M - K0 .   T h ese  d ata  s u g g e s t h at   th e   f o r m a tio n   o f   p o r e   s tr u ct u r is   d eter m in ed   b y   t h e   p ar ticle  s ize  an d   co n ce n tr ati o n   o f   t h ac tiv a tin g   a g en t.  AC M - K5   w ith   h i g h   co n ce n tr atio n   o f   ac t iv ato r   i n d icate s   t h ar r an g e m en t   ten d e n c y   o f   th a to m ic  lattice  p la n e   to w ar d   v er t ical  s o   th at  h i g h   L c   i s   o b tain ed .   Mo r eo v er ,   AC M - K0   w it h   a   m ic r o p o r s tr u ctu r t h at  w a s   o b tain ed   t h r o u g h   th e   f o r m atio n   o f   a   s m all  p ar ticle  s ize   is   ca u s ed   b y   g r o w t h   i n   t h ar r an g e m e n t   o f   t h lat tice  p lan o f   t h ato m   i n   th h o r izo n tal  d ir ec tio n .   T h in ter la y er   s p ac in g   d ata  co r r elate s   w it h   th p o r o s it y   d ata.   Hig h   L c   in   th d ir ec tio n   o f   th lattice  ar r an g e m e n o n   th h o r izo n tal  p lan r esu lts   i n   lar g er   m e s o p o r s ize  f o r   A C M - K5 .   On   th o th e r   h an d ,   th h i g h   L a   v al u i n   th e   d ir ec tio n   o f   th h o r izo n tal  ar r an g e m e n o f   t h lattice  p lan e s   is   o b tain ed   b y   t h e   h ig h   B E T   s u r f ac ar ea   f o r   AC M - K0 .   T h r atio s   o f   L c   L a   ar 1 . 9 0 1   f o r   A C M - K5   an d   0 . 5 1 5   f o r   A C M - K0 .   T h L c   L a   r atio s   s u p p o r th ab o v s tate m e n t h at  t h m eso p o r o u s   s tr u ct u r o f   A C M - K5   is   g en er ated   b y   m o d i f y i n g   t h g r o w t h   o f   th lattice  p lan ar r an g e m e n o f   th ato m s   to w ar d   th v e r tical,   w h er ea s   th e   m o d i f icat io n   o f   t h h ig h   B E T   s u r f ac ar ea   o n   A C M - K0   r es u lts   f r o m   th h o r izo n tal  ar r an g e m en o f   t h lattice   p lan es.  T h ese   d ata  s h o w   L c / d   lattice  r atio   v al u es   o f   3 . 5 8 4   f o r   A C M - K5   an d   1 . 8 1 1   f o r   AC M - K0 ,   w h ic h   in d icate   th a t th v er tical  lat tic g r id   g r o w t h   co r r esp o n d s   to   an   in cr ea s in g   n u m b er   o f   lattice  p iles .           Fig u r 4 .   T h X - r a y   d if r ac tio n   cu r v f o r   AC M - K5   an d   AC M - K0       T ab le  3 .   T h XR d ata  f o r   AC M - K0   an d   AC M - K5   S a mp l e s   C o d e   2   2   d 002   (Å)   d 100   (Å)   Lc   ( 0 0 2 )   La   ( 1 0 0 )   L c / L a     L c / d ₀₀₂   A C M - K0   2 5 . 3 4 4   4 6 . 7 6 8   3 . 5 1 1 4 3   1 . 9 4 0 8 3   6 . 3 5 7 5 9   1 2 . 3 3 3 7   0 . 5 1 5 4 7   1 . 8 1 0 5 4   A C M - K5   2 6 . 3 2 9   4 5 . 6 5 9   3 . 3 8 2 2 5 3   1 . 9 8 5 3 6   1 2 . 1 2 0 4   6 . 3 7 3 9 2   1 . 9 0 1 5 6   3 . 5 8 3 5 2       Ov er all,   t h a n al y s e s   d e m o n s t r ate  th at   r u b b er   w o o d   s a w d u s t   b io m as s   m ater ial  ca n   b s ele cted   as  t h e   o r ig in   m a ter ial  in   th p r o d u cti o n   o f   m eso -   a n d   m icr o p o r o u s - ac tiv ated   ca r b o n   elec tr o d es  in   m o n o lit h   f o r m   f o r   E DL C   ap p licatio n s .   T h Z   a n d   ac ti v ato r s   ar e f f ec ti v en o u g h   to   p r o d u ce   m e s o p o r o u s - ac ti v ated   ca r b o elec tr o d es  in   m o n o lith ic  f o r m s .   T h d if f er en ce   r atio   o f   th Z   ac ti v ato r   o n   th m i x t u r o f   1 ,   3 ,   5   an d   7   is   n o s ig n i f ica n tl y   i n f l u en ce d   b y   ch an g e s   in   t h p h y s ical  a n d   ca p ac itiv ch ar ac ter i s tics   o f   th e lectr o d e.   T h is   r esu lt   is   clea r l y   v i s ib le  f r o m   th w e i g h t   ch a n g e,   s u r f ac ar ea   an d   ca p ac itiv p r o p er ty   d ata.   T h is   f ac m a y   b d u to   th Z   ac ti v ato r   m o r ef f ec ti v el y   r ea ctin g   w it h   th p r ec ar b o n ized   m ater ial  f r o m   t h r u b b er   w o o d   s a w d u s t,  w h ic h   is   in d icate d   b y   th r elat iv el y   h i g h   v al u o f   th s u r f ac o f   th AC M - Z 0   elec tr o d e,   w h er it  is   ac tiv ated   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 694     I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t ,   Vo l.  9 ,   No .   3 Sep tem b er   2 0 1 8   :   1 2 6 3     1 2 7 1   1270   at  lo w   Z   co n ce n tr atio n s .   T h AC M - Z 0   elec tr o d p r o d u ce s   an   av er ag p o r s ize  in   th m icr o p o r e   r an g e.   An   in cr ea s in   t h p er ce n ta g o f   ac tiv ati n g   m ater ials   to   ca r b o n   an d   Z n C l 2   r atio s   o f   1   an d   3 ,   r esp ec tiv el y ,   is   s u f f icie n to   ex te n d   th AC M - Z 0   m icr o p o r es  in to   t h m e s o p o r r an g o n   s a m p les  Z 1   an d   Z 3   w it h   an   a v er ag e   p o r s ize  o f   3 . 8   n m .   I n   co n tr ast,  in   th e   s er ie s ,   t h o p tim u m   ca r b o n   m e s o p o r es  as  c ar b o n   m o n o lit h s   f o r   E DL C   elec tr o d es  ar m o r ef f ec tiv el y   p r o d u ce d   o n   r elati v el y   h ig h   p er ce n tag e s   o f   p r ec ar b o n ized   p o w d er   an d   KOH  w it h   r atio s   o f   1 : 5   an d   1 : 7 ,   r esp ec tiv el y .       4.   CO NCLU SI O N   B io m a s s - b ased   m e s o -   a n d   m i cr o p o r es  ca r b o n   elec tr o d es  f r o m   r u b b er   w o o d   s a w d u s u s i n g   ch e m ica l   ac tiv atio n   f o r   E D L C   ap p licat io n s   h av s h o w n   g o o d   ca p ac itiv p r o p er ties .   Z n C l 2   an d   K OH  at  ca r b o n   an d   ac tiv ato r   ag e n r atio s   o f   1 :3   an d   1 :5 ,   r esp ec tiv el y ,   h av e   b ee n   d em o n s tr ated   w it h   ac tiv ated   ca r b o n   in   m eso p o r o u s   s ize  w it h   o p ti m u m   ca p ac iti v p r o p er ties .   T h m ax i m u m   s p ec if ic   ca p ac itan c f o r   ea ch   ac ti v ato r   i s   6 3   an d   7 3   g - 1   f o r   AC M - Z 3   an d   A C M - K5   s a m p les,  r esp e ctiv el y .   I n cr ea s in g   t h r atio   o f   t h p r ec ar b o n ized   m ater ial  a n d   Z n C l 2   to   1 :3   f a cilitated   ch a n g in   th a v e r ag p o r s ize  f r o m   th m icr o p o r r an g to   th e   m eso p o r r an g e.   Ho w e v er ,   f o r   th KOH  ac ti v ato r ,   ch an g es  i n   m icr o -   to   m eso p o r r eg io n s   w er o b s er v ed   at  h ig h er   r atio   o f   1 :5   f o r   t h p r ec ar b o n ized   m ater ial  a n d   ac ti v at o r   ag en t.   Fi n all y ,   it   ca n   b co n clu d ed   th a r u b b er   w o o d   s a w d u s i s   p o ten tial  r aw   m ater ial  f o r   th p r o d u ctio n   o f   ca r b o n   elec tr o d E DL C   i n   b o th   th m e s o -   an d   m icr o p o r r eg io n s .       ACK NO WL E D G E M E NT S   W ac k n o w led g D R P KE ME NR I ST E K - DI KT I   f o r   th r esear ch   f u n d i n g   u n d er   g r a n HI B A P D UPT   n o .   5 3 9 /UN/1 9 . 5 . 1 . 3 /P P /2 0 1 7 .       RE F E R E NC E S   1.   R.   Ko tz  a n d   M .   Ca rlen , P r in c ip les   a n d   a p p li c a ti o n o f   e lec tro c h e m ica c a p a c it o rs ,” El e c tro c h im ica A c ta , v o l .   4 5 ,   p p .   2 4 8 3 - 2 4 9 8 ,   2 0 0 0 .   2.   A . K.M . A .   Ha b ib ,   e a l. ,   se r ies   re g e n e ra ti o n   c o n v e rter  tec h n iq u e   f o v o lt a g e   b a lan c in g   o f   e n e rg y   sto ra g e   d e v ice s,”   In d o n e sia n   J o u rn a o E lec trica En g in e e rin g   a n d   Co mp u ter   S c ien c e ,   v o l.   8 ,   p p .   4 7 5 - 4 8 1 ,   2 0 1 7 .   3.   U.  S irm e li a n d   L .   G rig a n s,” Ca p a c it a n c e   b a lan c in g   f o su p e rc a p a c it iv e   e n e rg y   sto ra g e   s y ste m ,   P ro c .   In t .   S y mp .   El e c tr.  Po we r E n g .   P ä r n u .   2 0 1 1 ,   p p .   3 8 - 4 1 .   4.   S .   Dh a m e ja,”Elec tri c   v e h icle   b a tt e r y   s y st e m s,”   US A ,   Ne w n e s,  2 0 0 1 .   5.   C.   Zh a o ,   e a l , T w o - lev e e n e rg y   m a n a g e m e n t   stra teg y   fo a   f u e c e ll - b a tt e ry - u lt ra c a p a c it o h y b rid   s y ste m , In d u stria El e c tro n ics   S o c iety ,   IECON  2 0 1 6 - 4 2 n d   An n u a Co n fer e n c e   o th e   IEE E .   F lo r e n c e .   2 0 1 6 ,   p p .   2 1 3 5 - 2 1 4 0 .   6.   P .   S h a rm a   a n d   T . S .   Bh a tt i, re v ie o n   e lec tro c h e m ica d o u b le - lay e c a p a c it o rs ,   En e rg y   Co n v e rs io n   a n d   M a n a g e me n t ,   v o l.   51 , p p .   2 9 0 1 - 2 9 1 2 ,   2 0 1 0 .   7.   A .   G o n z á lez ,   e a l. , Re v ie o n   su p e rc a p a c it o rs:  tec h n o lo g ies   a n d   m a teria ls ,” Ren e wa b le  a n d   S u st a in a b le  En e rg y   Rev i e ws, v o l.   58 , p p .   1 1 8 9 - 1 2 0 6 ,   2 0 1 6 .   8.   K.S . W .   S in g ,   e a l. , Re p o rti n g   p h y siso rp ti o n   d a ta  f o g a s/so li d   sy ste m w it h   sp e c ial  re f e r e n c e   to   th e   d e ter m in a ti o n   o f   su rf a c e   a re a   a n d   p o ro sity ,” Pu re   a n d   Ap p li e d   Ch e mistry ,   v o l.   57 ,   p p . 6 0 3 - 6 1 9 ,   1 9 8 5 .     9.   A .   Aw o rn ,   e a l. , P re p a ra ti o n   a n d   c h a ra c teristics   o f   a g ricu lt u ra wa ste   a c ti v a ted   c a rb o n   b y   p h y sic a a c ti v a ti o n   h a v in g   m icro -   a n d   m e so p o re s ,” J o u rn a l   o f   An a lytica l   a n d   Ap p li e d   P y ro lys is , v o l.   82 , p p .   2 7 9 - 2 8 5 ,   2 0 0 8 .   10.   M . P .   Bich a t ,   e a l. , Hig h   v o lt a g e   su p e rc a p a c it o b u il w it h   se a we e d   c a rb o n in   n e u tral  a q u e o u e lec tro ly te ,   Ca rb o n , v o l.   48 , p p .   4 3 5 1 - 4 3 6 1 2 0 1 0 .   11.   K. - W   Ch a n g , e a l. , , S y n th e sis  o f   m e so p o ro u c a rb o n   b y   u sin g   p o ly m e b len d   a tem p late   f o th e   h ig h   p o w e su p e rc a p a c it o r ,” Dia mo n &   Rela te d   M a ter , v o l.   18 ,   p p .   4 4 8 - 4 5 1 ,   2 0 0 9 .   12.   X .   He ,   e a l. , Ef f icie n p re p a ra ti o n   o f   b io m a ss - b a s e d   m e so p o ro u c a rb o n f o su p e rc a p a c it o rs  w it h   b o th   h ig h   e n e rg y   d e n sity   a n d   h ig h   p o w e d e n sity ,” J o u rn a P o we r S o u rc e s , v o l.   2 4 0 ,   p p .   1 0 9 - 1 1 3 ,   2 0 1 3 .   13.   M .   I n a g a k i e a l. , Ca rb o n   m a ter ials  f o e lec tro c h e m ic a c a p a c it o rs ,   J o u rn a   Po we S o u rc e s , v o l.   1 9 5 , p p .   7 8 8 0 - 7 9 0 3 ,   2 0 1 0 .   14.   A .   M .   A b io y e   a n d   F .   N .   A n i, Re c e n d e v e lo p m e n in   th e   p ro d u c ti o n   o f   a c t iv a ted   c a rb o n   e lec tro d e sf r o m   a g ricu lt u ra w a ste   b io m a s f o su p e rc a p a c it o r s:  A   re v ie w ,   Ren e wa b le  a n d   S u s ta in a b le  E n e rg y   Rev iews , v o l.   52 ,   p p . 1 2 8 2 - 1 2 9 3 ,   2 0 1 5 .   15.   R.   F a rm a ,   e a l. , P re p a ra ti o n   o f   h ig h ly   p o ro u b in d e rles a c ti v a ted   c a rb o n   e lec tro d e f ro m   f ib re o f   o il   p a lm   e m p t y   f ru it   b u n c h e s f o a p p li c a ti o n   in   s u p e rc a p a c it o rs ,” Bi o re so u rc e T e c h n o l o g y , v o l.   1 3 2 p p .   2 5 4 - 2 6 1 ,   2 0 1 3 .   16.   E.   T a e r,   e a l. , P re p a ra ti o n   o f   a   Hig h ly   P o ro u Bi n d e rles A c ti v a t e d   Ca rb o n   M o n o li t h   f ro m   Ru b b e r   W o o d   S a w d u st  b y   a   M u lt i - S te p   A c ti v a ti o n   P r o c e ss   f o A p p li c a t io n   i n   S u p e rc a p a c it o rs ,” In ter n a ti o n a l   J o u rn a o f E lec tro c h e m ica l   S c ien c e v o l.   6 , p p .   3 3 0 1 - 3 3 1 5 ,   2 0 1 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   P o w   E lec  &   Dr i   S y s t     I SS N:  2088 - 8 694       Mes o -   and  M icro p o r o u s   C a r b o n   E lectro d a n d   its   E ffect  o n   th C a p a citive,   E n erg y…     ( E r ma n   Ta er )   1271   17.   E.   T a e r,   e a l. , P re p a ra ti o n   o f   Ac ti v a ted   Ca rb o n   M o n o l it h   El e c tr o d e f ro m   S u g a rc a n e   B a g a ss e   b y   P h y sic a a n d   P h y sic a l - c h e m i c a A c ti v a ti o n   P ro c e ss   f o S u p e rc a p a c it o A p p li c a ti o n ,” A d v a n c e d   M a ter i a ls   Res e a rc h v o l.   8 9 6 ,   p p .   179 - 1 8 2 ,   2 0 1 4 .   18.   E.  T a e r,   e a l. , "   P h y sic a l,   e le c tro c h e m ica a n d   su p e rc a p a c it iv e   p ro p e rti e o f   a c ti v a ted   c a rb o n   p e l lets  f ro m   p re - c a rb o n ize d   r u b b e w o o d   sa w d u st  b y   CO 2   a c ti v a ti o n ,” Cu rr e n t A p p l ie d Ph y s ics , v o l.   10 ,   p p . 1 0 7 1 - 1 0 7 5 ,   2 0 1 0 .   19.   Y - T .   L i,   e a l. , Hie ra rc h ica p o r o u a c ti v e   c a rb o n   f ro m   fa ll e n   lea v e b y   s y n e r g y   o f   K 2 CO 3   a n d   th e ir   su p e rc a p a c it o r   p e rf o r m a n c e ,”   J o u rn a   Po we r S o u rc e s , v o l.   2 9 9 ,   p p .   5 1 9 - 5 2 8 ,   2 0 1 5 .   20.   A .   Ga rc ia - G o m e z ,   e a l. , W h y   Ca rb o n   M o n o l it h a re   Be tt e S u p e rc a p a c it o El e c tro d e th a n   Co m p a c ted   P e ll e ts,” El e c tro c h e m ica l   S o li d   S t a te L e tt e rs , v o l.   1 3   ( 8 ),   p p .   A 1 1 2 - A 1 1 4 ,   2 0 1 0 .   21.   E.  T a e r e a l. , P re p a ra ti o n   o f   Bin d e rles Ac ti v a ted   Ca rb o n   M o n o li th   f ro m   P re - Ca rb o n iza ti o n   Ru b b e W o o d   S a w d u st b y   Co n tro ll i n g   o f   Ca rb o n iza ti o n   a n d   A c t iv a ti o n   Co n d it i o n ,   AIP   Co n f e re n c e Pro c e e d in g , 2 0 1 3 ,   p p . 33 - 37 .   22.   E.   T a e r,   e a l. , P re p a ra ti o n   a n d   C h a ra c teriz a ti o n s o f   A c ti v a t e d   Ca rb o n   M o n o li th   F r o m   Ru b b e W o o d   a n d   Its  Ef f e c o n   S u p e rc a p a c it o P e rf o rm a n c e s ,   AIP   Co n fer e n c e Pro c e e d in g , 2 0 1 6 ,   p p .   0 5 0 0 1 1 - 1 0 5 0 0 1 1 - 5.   23.   E.   T a e r,   e a l. , G r o w t h o f p la tinu mn a n o p a r tic le so n sta inle sss te e l31 6 L c u r r e n tc o lle c tor sto   imp r o v e   c a r b o n - b a se d   su p e r c a p a c itor p e r f o r ma n c e .   El e c tro c h im ic a Acta , v o l .   56 , p p .   1 0 2 1 7 - 1 0 2 2 2 ,   2 0 1 1   24.   P .   S im o n a n d   Y.  G o g o tsi, Ch a rg e   sto ra g e   m e c h a n ism   in   n a n o p o r o u c a rb o n a n d   it c o n se q u e n c e   f o e lec tri c a l   d o u b le l a y e c a p a c it o rs ,   Ph il o so p h ica T ra n sa c ti o n o t h e   Ro y a S o c iety   A ,   v o l.   3 6 8 ,   p p . 3 4 5 7 - 3 4 6 7 2 0 1 0 .   25.   P .   S im o n   a n d   Y.  G o g o tsi, M a teri a ls f o e lec tro c h e m ica c a p a c it o rs ,   Na t u re   M a ter ia ls, V o l.   7 , p p .   845 - 8 5 4 ,   2 0 0 8 .   26.   C. - W .   Hu a n g ,   e t   a l. , M e so p o ro u s c a rb o n   sp h e re s g ra f ted   w it h   c a rb o n   n a n o f ib e rs f o h ig h - ra te   e lec tri c   d o u b le l a y e c a p a c it o rs ,” Ca rb o n , v o l.   49 , p p .   8 9 5 - 9 0 3 ,   2 0 11 .   27.   A . G . P a n d o lf o   a n d   A .   F .   Ho ll e n k a m p , Ca rb o n   p r o p e rti e a n d   th e ir  ro le  in   su p e rc a p a c it o rs ,” J o u rn a Po we r   S o u rc e s , v o l.   1 5 7 , p p .   11 - 2 7 ,   2 0 0 6 .   28.   T .   E.   Ru f f o rd ,   e a l. , M icro stru c t u re   a n d   e lec tro c h e m ica d o u b le - l a y e c a p a c it a n c e   o f   c a rb o n   e lec tro d e p re p a re d   b y   z in c   c h lo rid e   a c ti v a ti o n   o f   su g a c a n e   b a g a ss e ,” J o u rn a Po we r S o u rc e s , v o l.   1 9 5 , p p .   9 1 2 - 9 1 8 ,   2 0 1 0 .   29.   E.   T a e r,   e a l. , A c ti v a ted   c a rb o n   e lec tro d e   f ro m   b a n a n a - p e e w a ste   f o su p e rc a p a c it o a p p l ica ti o n s ,   AI P   Co n fer e n c e Pro c e e d in g , 2 0 1 7 , p p .   0 4 0 0 0 4 - 1 - 0 4 0 0 0 4 - 4.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.