Физико-химические свойства электродов на основе высокодисперсного углерода в условиях работы электрохимических конденсаторов

• Автор: Рычагов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕИЙ

ВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Типы высокодисперсных углеродных материалов.

1.2. Современные конденсаторные системы

1.2.1. Двойнослойные конденсаторы.

.2.2. Гибридные конденсаторы

1.3. Макрокинетическая теория работы ДСК.

1.4. Основы методов исследования ЭК

1.4.1. Потенциодинамический метод.

1.4.2. Импедансный метод
1.4.3. Инфракрасная спектроскопия.
1.5. Электроды на основе углеродных материалов.
1.5.1. Электрохимические свойства.
1.5.2. Структурные и поверхностные свойства.
1.6. Выводы из анализа литературы
2. ЭЛЕКТРОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
2.1. Методика подготовки электродных материалов и электролитов.
2.2. Типы электрохимических ячеек и электродов сравнения.
2.3. Методика проведения вольтамперометрических измерений
2.4. Методика хроноамперометрических и
хронопотенциометрических измерений.
2.5. Методика импедансных измерений.
2.5.1. Измерение спектров импеданса электрохимических систем
при помощи частотного анализатора
2.5.2. Автоматизированный комплекс
получения спектров импеданса.
2.5.3. Программное обеспечение автоматизированного комплекса
2.5.4. Работа с программой подбора эквивалентной схемы замещения и обработки данных импеданса
iv iv ii, версия 4..
2.5.5. Методика исследований импедансным методом высокодиспсрсных углеродных электродов
2.6. Методика измерения гидрофильногидрофобных и структурных свойств ВУМ по методу эталонной
контактной порометрии
2.6.1. Принцип эксперимента
2.6.2. Выбор измерительной жидкости
2.6.3. Исследование гидрофильногидрофобных свойств ВУМ
2.7. Методика определения полной обменной емкости
2.8. Методики волюмометрических измерений и
качественного контроля газовой фазы
2.9. Методика измерения ИКспсктров
2 Методика рентгеноструктурного анализа
3. ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ
И СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ ВУМ
4. РАЗДЕЛЕНИЕ ТОКООБРАЗУЮЩИХ ПРОЦЕССОВ НА ВУЭ ПО ПРИЗНАКУ ОБРАТИМОСТИ И ОЦЕНКА ОСНОВНЫХ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ.
5. ОСОБЕННОСТИ ЗАРЯДНОРАЗРЯДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРОДОВ НА ОСНОВЕ НАНОУГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
6. МЕХАНИЗМЫ ЗАРЯДНОРАЗРЯДНЫХ ПРОЦЕССОВ НА БУЭ В УСЛОВИЯХ РАБОТЫ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА
7. ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ И ОПТИМИЗАЦИИ УГЛЕРОДУГЛЕРОДНЫХ И ГИБРИДНЫХ
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В нервом случае УНМ образуются при переносе углерода с анода на катод в токе плазмы . Во втором случае непосредственный синтез структур происходит на дисперсных металлических катализаторах, как правило, состоящих из кобальта или никеля 3. Использование УНМ в электрохимических конденсаторах ограничено их стоимостью, хотя на данном этапе вес больше исследователей начинают отдавать им свои предпочтения 4. Это связано с их хорошо воспроизводимой и регулярной структурой, а также высокой коррозионной стойкостью, обусловленной кристалличностью их структуры. Кроме этого, существуют попытки совместить способность УНМ к сорбции водорода 3 с их высокой поверхностью и электропроводностью для создания ДСК накопителей водорода. Активно ведутся работы по использованию УНМ в газодиффузионных электродах топливных элементов. Наряду с высокой удельной поверхностью АУ обладают разнообразными каталитическими и сорбционными свойствами. Методы производства и сорбционные свойства АУ активно исследовались М. М. Дубининым и его школой начиная с года 7. По, несмотря на столь широкое применение и длительную историю их изучения, ЛУ остаются чрезвычайно интересным объектом для исследования. Это является следствием большог о разнообразия их исходных материалов, методов активации и методов химической обработки поверхности. Основным методом изготовления ЛУ является карбонизация с различными температурами термической обработки ТТО и последующая газовая активация. Исходными материалами для производства ЛУ служат разнообразные сорта древесины, скорлупа и косточки фруктовых деревьев, а так же другие целлюлозосодержащие материалы, кокс, смола, сахар, натуральные и синтетические ткани, волокна и порошки ,. ГЗ результате сырье превращается в ЛУ содержащий до углерода, который можно разделить на анизотропный и изотропный в зависимости от исходного материала. При этом атомы углерода приобретают, в основном, 5г гибридизацию хотя в общем случае следует говорить о смешенном типе гибридизации, образуя сложный каркас из конденсированных ароматических углеродных слоев. Степень графитизации или аморфности структуры АУ во многом зависят от ТГО и химической обработки. Поверхности полученных ЛУ могут существенно отличаться друг от друга по составу поверхностных окислов в зависимости от истории активации и последующей окислительной обработки . Сложный и разнообразный характер полидисперсной структуры ЛУ и УНМ изучается с использованием целого комплекса экспериментальных методов метода БЭТ , капиллярной конденсации , измерения кривых заряжения 8, малоуглового рассеяния рентгеновских лучей , электронной микроскопии , ртутной и эталонной порометрии ,. Согласно наиболее принятой классификации пористой структуры, все поры подразделяю гея на макропоры эффективный радиус более 0 0 нм, мезопоры эффективный радиус от 1. Данная классификация основана на различиях в механизмах процессов, протекающих в поре во время адсорбции, капиллярной конденсации и пропитки. В последнее время разработан целый ряд новых типов конденсаторов, которые основаны на протекании различных электрохимических процессов. Согласно Б. Конвею, электрохимическими конденсаторами ЭК являются электрохимические устройства, в которых протекают квазиобратимые электрохимические зарядноразрядные процессы, и форма гальваностатических зарядных и разрядных кривых которых близка к линейной, т. То ,есть, под ЭК понимаются перезаряжаемые химические источники тока, имеющие хотя бы один электрод, приближающийся по свойствам к идеально поляризуемому электроду. Бее современные конденсаторы могут быть разделены на четыре основных типа это электролитические, двойнослойные, псевдоконденсаторы и гибридные конденсаторы. Данная классификация построена за исключением электролитических по принципу выделения основного токообразующего процесса. Однако для реальных электродов с высокоразвитой поверхностью, практически всегда, наблюдается смешанный механизм заряжения. Поскольку высокодисперсные углеродные материалы используются только в двух из перечисленных выше типов конденсаторов, остановим на них подробнее.