Zeitschrift für Grundlagen erneuerbarer Energien und Anwendungen
Offener Zugang
ISSN: 2090-4541
ISSN: 2090-4541
M. Aftabuzzaman und Hwan Kyu Kim
Aufgrund des ständig steigenden Energiebedarfs, der Brennstoffknappheit und des globalen Klimawandels haben die Forschung und Entwicklung von Geräten zur Umwandlung und Speicherung erneuerbarer Energien weltweit zugenommen. Farbstoffsolarzellen und Superkondensatoren gelten dank ihrer einfachen Herstellung und geringen Kosten als saubere und umweltfreundliche Geräte zur Energieumwandlung und -speicherung. Im Rahmen dieser Studie werden Ru-Nanopartikel (Ru-NPs) auf dem N-dotierten, vorlagenfreien mesoporösen Kohlenstoff durch die Stabilisierung und Karbonisierung eines Poly(butylacrylat)-b-Polyacrylnitril (PBA-b-PAN)-Blockcopolymers mit Ru(acac)3 hergestellt. Ru-NPs und N-dotierter poröser Kohlenstoff werden gleichzeitig gebildet, wobei der PBA-Block als poröse Vorlage fungiert, während der PAN-Block und Ru(acac)3 als semigraphitischer Kohlenstoff bzw. Ru-Quelle fungieren. Die resultierenden Ru-NPs auf N-dotiertem mesoporösem Kohlenstoff zeigen eine sehr hohe spezifische gravimetrische Kapazität von 656,25 F g−1 bei einer Scanrate von 10 mV s−1, eine gute Ratenfähigkeit und eine ausgezeichnete Langzeit-Zyklenstabilität (fast 100 % Retention nach 5000 Zyklen), wenn sie als Elektrode in Superkondensatoren eingesetzt werden. Darüber hinaus zeigen sie eine ausgezeichnete katalytische Aktivität gegenüber der Kobaltreduktionsreaktion in DSSC und optische Transmissionseigenschaften innerhalb der sichtbaren Wellenlänge (AVT, 42,25 %). Als Ru-NPs auf N-dotiertem mesoporösem Kohlenstoff als CEs während einer bifazialen DSSC unter Verwendung des SGT-021-Sensibilisators eingesetzt wurden, wurde eine interessante Leistungsumwandlungseffizienz von 10,13 % bzw. 8,64 % bei Front- bzw. Rückbeleuchtung erzielt. Außerdem zeigt eine typische DSSC mit den resultierenden CEs einen PCE von 11,42 %.