Here, a simple yet efficient and economic strategy was demonstrated for the
production of multiporous boric acid-doped sucrose carbon (Bx–pC) for supercapacitor
application. The electrochemical performance was established through cyclic
voltammetry and galvanostatic charge/discharge tests. Bx–pC samples were
characterized by X-ray diffraction, scanning electron microscope, Raman
spectroscopy and nitrogen adsorption/desorption at − 196 °C. The results reveal that
the optimum boron dopant is 2 wt.%; and B2–pC containing 2 wt.% boron exhibited
honeycomb-like porous structure (2.88 nm) and a high specific surface area of 1298.9
m2g
–1
. The B2–pC based symmetric supercapacitor delivered a remarkable energy
density of ~56 Wh kg−1
, a high power density of 1300 W kg−1
and superior capacitance
of 239 F g−1
at 1 A g−1
in 1 M H2SO4 electrolyte. To establish the complex relationships
between the electrode structure, active operating conditions and electrochemical
performance of the supercapacitor, an artificial neural network (ANN) methodology
was utilized herein. After several random runs, the ANN maintained satisfactory
predictive performance with an average error rate of ~1.06% and desirability function
of 0.93 which is closer to 1.0.
Keywords: supercapacitor performance; sucrose-based porous carbons; artificial
neural network optimization; electrochemical analysis.
ÖZ: Burada, süperkapasitör uygulaması için çok gözenekli borik asit katkılı sükroz karbon
(Bx–pC) üretimi için basit ama etkili ve aynı zamanda da ekonomik olan bir strateji
gösterildi. Elektrokimyasal performans, döngüsel voltametri ve galvanostatik şarj /
deşarj testleri ile belirlenmiştir. Bx – pC numuneleri, X-ışını kırınımı, taramalı elektron
mikroskobu, Raman spektroskopisi ve - 196 ° C'de nitrojen adsorpsiyonu /
desorpsiyonu yöntemleri kullanılarak karakterize edildi. Sonuçlar, optimum bor katkı
maddesi miktarının ağırlıkça %2 olduğunu göstermiş; ve ağırlıkça %2 bor içeren B2–
pC numunesinin de bal peteği benzeri gözenekli yapısı (2.88 nm) olduğunu ve 1298.9
m2g
–1 gibi yüksek bir özgül yüzey alanına sahip olduğunu sergilemiştir. B2–pC tabanlı
simetrik süper kapasitör, ~56 Wh kg−1 gibi dikkate değer bir enerji yoğunluğu, 1300
W kg−1 değerinde yüksek güç yoğunluğu ve 1 M H2SO4 elektrolitinde 1 A g−1
’ de 239
F g−1 değerinde üstün bir kapasite sağladı. Elektrot yapısı, aktif çalışma koşulları ve
süper kapasitörün elektrokimyasal performansı arasındaki karmaşık ilişkileri kurmak
için, burada bir yapay sinir ağı (YSA) metodolojisi kullanılmıştır. Birkaç rastgele
çalışmanın ardından, YSA ortalama hata oranı ~% 1.06 ve arzu edilirlik fonksiyonu
1.0'a yakın olan 0.93'lük tatmin edici tahmin performansını sürdürmüştür.
Anahtar kelimeler: süper kapasitör performansı; sükroz esaslı gözenekli karbonlar;
yapay sinir ağı optimizasyonu; elektrokimyasal anali.
