Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Исследование стабильности технического углерода при циклировании в гальваностатическом режиме

https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.84-92

Полный текст:

Аннотация

В современном мире растет интерес к суперконденсаторам как накопителям энергии для микроэлектроники. Развитие систем накопления энергии связано с развитием технологий получения новых материалов, в частности новых пористых углеродных материалов. Привлекательность этих материалов обусловлена уникальным сочетанием химических и физических свойств углерода, а именно: высокой электрической проводимостью; развитой удельной поверхностью; коррозионной стойкостью; термической устойчивостью; контролируемой пористой структурой; эксплуатационными характеристиками и возможностью использования в составе композиционных материалов; высокой чистотой; относительно низкой стоимостью конечного продукта.

В рамках данной работы путем термогазохимической обработки технического углерода был получен экспериментальный образец сверхэлектропроводного технического углерода с необходимыми физикохимическими свойствами. В качестве объекта сравнения был выбран один из самых часто применяемых при производстве суперконденсаторов активированных углей – Norit DLC Supra 30.

Приведены результаты экспериментальных исследований параметров пористой структуры, а также электрохимических свойств экспериментального сверхэлектропроводного высокопористого технического углерода при циклировании в гальваностатическом режиме в растворе серной кислоты (3,55 М H2SO4). Проведена сравнительная оценка параметров пористой структуры и распределение пор по размеру объектов исследования – ВПУ ТК-7 и Norit DLC Supra 30. Установлено, что по сравнению с существующим коммерческим образцом углеродного материала Norit DLC Supra 30, имеющим более узкое распределение пор по размеру, экспериментальный образец высокопористого сверхэлектропроводного технического углерода ВПУ ТК-7 имеет более высокие показатели стабильности и удельной емкости. Это может быть связано с его химической чистотой и условиями синтеза, благодаря которым сформированы оптимальные структурные и текстурные свойства. Дальнейшие исследования определят условия целенаправленного синтеза специальных отечественных углеродных материалов для различных электрохимических систем.

Об авторах

А. Н. Воропай
ЗАО «МПОТК “ТЕХНОКОМПЛЕКТ”»; Государственный университет Дубна
Россия

Александр Николаевич Воропай, кандидат химических наук, руководитель направления, ЗАО «МПОТК “ТЕХНОКОМПЛЕКТ”»

10а, ул. Школьная, г. Дубна, Московская обл., 141981; 

д. 19, ул. Университетская, г. Дубна, Московская обл., 141982

 

 



Ю. В. Суровикин
Центр новых химических технологий ИК СО РАН
Россия

Юрий Витальевич Суровикин, кандидат технических наук, зав. ЛТУКМ, ЦНХТ ИК СО РАН

ResearcherID: D-8508-2014

д. 54, ул. Нефтезаводская, г. Омск, 644040



А. В. Лавренов
Центр новых химических технологий ИК СО РАН
Россия

Александр Валентинович Лавренов, доктор химических наук, директор, ЦНХТ ИК СО РАН

ResearcherID: E-1815-2014

д. 54, ул. Нефтезаводская, г. Омск, 644040



И. В. Резанов
Центр новых химических технологий ИК СО РАН
Россия

Илья Валерьевич Резанов, младший научный сотрудник

ResearcherID: D-8623-2014

д. 54, ул. Нефтезаводская, г. Омск, 644040



М. Н. Ильина
Государственный университет Дубна
Россия

Мария Николаевна Ильина, студент, инженер ООО «ИОН»

д. 10а, ул. Школьная, г. Дубна, Московская обл., 141981

 



Список литературы

1. Lin Z., Goikolea E., Balducci A., Naoi K., Taberna P.-L., Salanne M., Yushin G., Simon P. Materials for supercapacitors: When Li-ion battery power is not enough / Lin Z. et al. // Materials Today. – 2018. – Vol. 1. – Р. 1–18.

2. Simon, P. Materials for electrochemical capacitors / P. Simon, Yu. Gogotsi // Nature Materials. – 2008. – Vol. 7. – Р. 845–854.

3. Frackowiak E., Beguin F. Carbon materials for the electrochemical storage of energy in capacitors// Carbon. – 2001. – Vol. 39. – No. 11. – P. 937–950.

4. Pandolfo, A.G. Carbon properties and their role in supercapacitors / A.G. Pandolfo, A.F. Hollenkamp // J. of Power Sources. – 2006. – Vol. 157. – No. 1. – P. 11–27.

5. Alar J., Heisi K., Enn L. Effect of ball-milling technology on pore structure and electrochemical properties of activated carbon / J. Alar, K. Heisi, L. Enn // Carbon. – 2007. – Vol .45. – No. 6. – P. 1226–1233.

6. Muzaffara, A. A review on recent advances in hybrid supercapacitors: design, fabrication and applications, Renew / A. Muzaffara et al. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2019. – Vol. 101. – P. 123–145.

7. Десятов, А.В. Исследование электрохимического поведения макетных образцов накопителей энергии с углеродными электродами / А.В. Десятов и др. // Теоретические основы химической технологии. – 2016. –Т. 50. – № 6. – С. 645–656.

8. Ike, I. The Effects of Self-Discharge on the Performance of Symmetric Electric Double-Layer Capacitors and Active Electrolyte-Enhanced Supercapacitors: Insights from Modeling and Simulation / I. Ike et al. // J. Power Sources. – 2015. – Vol. 273. – P. 64–77.

9. Devillers N., Electrolytes for Electrochemical Supercapacitors / N. Devillers et al. // J. Power Sources. – 2014. – Vol. 246. – P. 596–608.

10. González, A. Review on supercapacitors: Technologies and materials / A. González et al. // Renew. Sustain. Energy Rev. – 2011. – Vol. 58. – P. 1189–206.

11. Суровикин Ю.В., Шайтанов А.Г., Резанов И.В., Сырьева А.В. Термогазохимическая модификация технического углерода: структура и свойства // Технологическое горение: коллективная монография / Под общ. ред. акад. С.М. Алдошина, чл.-корр. РАН М.И. Алымова: Гл. 7. М.: Изд-во РАН. – 2018. – С. 161–191.

12. Gruber T., Zerda T., Gerspacher M. Raman studies of heat-treated carbon blacks // Carbon. – 1994. – Vol. 32. – P. 1377–1382.

13. Pawlyta, M. Raman microspectroscopy characterization of carbon blacks: spectral analysis and structural information / M. Pawlyta, J.-N. Rouzaud, S. Duber // Carbon. – 2015. – Vol. 84. – P. 479–490.

14. Wang, M.-Х. Еlectrolyte fuel cells using steam etching / M.-Х. Wang // Mater. Chem. Phys. – 2010. – Vol. 123. – P. 761–766.

15. Pantea, D. Electrical conductivity of conductive carbon blacks: Influence of surface chemistry and topology / D. Pantea // Appl. Surf. Sci. – 2003. – Vol. 217. – P. 181–193.

16. Celzard A. Electrical conductivity of carbonaceous powders / A. Celzard // Carbon. –2002. – Vol. 40. – P. 2801–2815.

17. Surovikin, Yu.V. Formation the properties of carbon black particles by gas-phase thermochemical modification / Yu.V. Surovikin // Inorganic Materials: Applied Research. – 2019. – Vol. 10. – No. 2. – P. 479–494.

18. Dollimore, D. An improved method for the calculation of pore size distribution from adsorption data / D. Dollimore, G.R. Heal // J. Appl. Chem. – 1964. – Vol. 14. – Р. 109–114.

19. Пузынин, А.В. Использование высокопористых углеродных материалов, наполненных гидроксидом металла в качестве электродов суперконденсатора / А.В. Пузынин и др. // Вестник Кемеровского государственного университета. – 2014. – Т. 3. – С. 238–241.

20. Воропай А.Н., Суровикин Ю.В., Резанов И.В. Исследование электрохимического поведения ионной жидкости с пористыми углеродными материалами на основе технического углерода / А.Н. Воропай, Ю.В. Суровикин, И.В. Резанов // Динамика систем, механизмов и машин. – 2018. – Т. 6. – С. 165–170.

21. Zakharov, Yu.A. Highly porous carbon materials filled with nickel hydroxide nanoparticles; synthesis, study, application in electrochemistry / Yu.A. Zakharov et al. // Eurasian Chemico-Technological Journal. – 2015. – Vol. 17. – Р. 187–191.

22. Zakharov, Yu.A. Nanostructured composites based on porous carbon matrices filled with nickel hydroxide crystallites / Yu.A. Zakharov et al. // Inorganic Materials. – 2015. – Vol. 51. – No. 4. – Р. 405–411.


Для цитирования:


Воропай А.Н., Суровикин Ю.В., Лавренов А.В., Резанов И.В., Ильина М.Н. Исследование стабильности технического углерода при циклировании в гальваностатическом режиме. Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2020;(1-6):84-92. https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.84-92

For citation:


Voropay A.N., Surovikin Y.V., Lavrenov A.V., Rezanov I.V., Ilyina M.N. Study on the Carbon Black Stability During Cycling in Galvanostatic Mode. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2020;(1-6):84-92. (In Russ.) https://doi.org/10.15518/isjaee.2020.01-06.84-92

Просмотров: 121


ISSN 1608-8298 (Print)