Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.

Bibliography: pages 118-124.

Nowadays, increasing demand for minimizing CO2 emissions paid researchers to
investigate alternative energy sources with high efficiency and low cost. Herein,
electrochemical fabrication of transition metal-based materials on the modified carbon
substrate is introduced for energy applications. MnO2 is electrodeposited on the in-situ
modified graphite felt (GF) using both cathodic and anodic principle and tested for
supercapacitors application. Surprisingly, cathodic deposited MnO2/GF electrode
displays a high specific capacitance (Cs) of 832 mF cm‒2 at a low current density of 1.4
mA cm‒2 over a large potential window (PW). Interestingly, even though MnO2/GF
operates in a large PW (1.9 V), the Cs is retained at 118% at a current density of 14 mA
cm‒2 for 9000 cycles with excellent efficiency of 98%. Remarkably, anodically deposited
MnO2/GF-600 electrode displays Cs of 627.9 mF cm‒2 over a large PW up to 2.4 V with
boosted capacitive retention of 129% for 5000 cycles. Additionally, Ni(OH)2/GF-100
electrode as bifunctional catalyst is prepared for hybrid water electrolysis. It enhances
the urea electrolysis by deriving a cell voltage of 1.47 V to drive a current density of 10
mA cm‒2 and shows a superb stability over a prolonged electrolysis time of 24 h.
Furthermore, NiFe layered double hydroxide (LDH) is prepared to enhance oxygen
evolution reaction (OER). NiFe LDH/GF enhances the OER by delivering a current
density of 10 mA cm‒2 at a low overpotential of 273 mV with a Tafel slope of 48.5 mV
dec‒1. NiFe LDH also shows a marked stability for 24 h of continuous electrolysis.
Moreover, graphene nanosheets are electrochemically prepared from recycled graphite
rods to produce functionalized exfoliated graphite rods (FEGR). Ni(OH)2 is
electrodeposited on the generated graphene layers for glucose oxidation reaction (GOR).
Ni(OH)2/FEGR displays a low onset potential, high current densities at lower potentials,
and prolonged stability toward GOR.

في الوقت الحاضر، دفع الطلب المتزايد على تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الباحثين إلى البحث عن مصادر طاقة بديلة ذات كفاءة عالية وتكلفة منخفضة. في هذه الدراسة، يتم استخدام التصنيع الكهروكيميائي السهل لتحضير مواد من المعادن الانتقالية على سطح ركيزة كربونية معدلة لتطبيقات الطاقة. تم ترسيب أكسيد المنجنيز كهربائيًا على ألياف الجرافيت المعدلة آنيًا أثناء الترسيب -باستخدام الترسيب الكاثودى والأنودى- واختباره لتطبيقات المكثفات فائقة السعة. من المثير للدهشة أن أكسيد المنجنيز المرسب كاثوديًا أظهر سعة نوعية عالية تبلغ 832 مللي فاراد/ سم2 بكثافة تيار منخفضة تبلغ 1.4 مللي أمبير/سم2 خلال نافذة جهد ممتدة. ومن المثير للاهتمام أيضًا، أنه على الرغم من أن أكسيد المنجنيز يمكنه العمل خلال نافذة جهد متسعة (1.9 فولت)، فقد تم الاحتفاظ بالسعة النوعية عند 118٪ بكثافة تيار تبلغ 14 مللي أمبير/سم2 لمدة 9000 دورة متتالية بكفاءة ممتازة تبلغ 98٪. بشكل ملحوظ ، يعرض قطب MnO2/GF-600 المرسب أنوديًا سعة نوعية 627.9 مللي فاراد/ سم2 على نافذة جهد ممتدة تصل إلى 2.4 فولت مع تعزيز الاحتفاظ بالسعة النوعية بنسبة 129٪ لـ 5000 دورة. بالإضافة إلى ذلك، تم تحضير قطب Ni(OH)2/GF-100 كمحفز ثنائي الوظيفة للتحليل الكهربائي للماء الهجين. يعزز Ni(OH)2/GF-100 التحليل الكهربائي لليوريا عن طريق اعطاء جهد خلية يبلغ 1.47 فولت لدفع كثافة تيار تبلغ 10 مللي أمبير/سم-2 ويظهر ثباتًا رائعًا على مدى فترة طويلة من التحليل الكهربائي المستمر لمدة 24 ساعة. علاوة على ذلك، تم تحضير هيدروكسيد مزدوج الطبقات من الحديد والنيكل NiFe LDH)) لتفاعل تصاعد الأكسجين. يعزز NiFe LDH / GF تفاعل تصاعد الأكسجين من خلال توليد كثافة تيار تبلغ 10 مللي أمبير/سم2 عند جهد زائد منخفض يبلغ 273 مللي فولت مع قيمة ميل تافل تبلغ 48.5 مللي فولت/عقد. أيضًا، يُظهر NiFe LDH ثباتًا ملحوظًا لمدة 24 ساعة من التحليل الكهربائي المستمر. علاوة على ذلك، تم تحضير طبقات الجرافين النانوية كهربائيًا من أقطاب الجرافيت المعاد استخدامها. لقد تم ترسيب هيدروكسيد النيكل كهربائيًا على طبقات الجرافين الناتجة لتطبيقها في الأكسدة الكهربائية للجلوكوز. لقد أظهر قطب Ni(OH)2/FEGR بداية جهد منخفضة و كثافة تيارات عالية عند فروق جهد قليلة و ثباتًا مطولًا تجاه تفاعل أكسدة الجلوكوز.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.