Buy (120 RUB)
|Generate QR code
Open Access
Subscription or Fee Access
COMPUTER SIMULATION OF ACTIVE LAYERS IN THE ELECTRIC DOUBLE LAYER SUPERCAPACITOR: ALGORITHM FOR CALCULATIONS OF OVERALL CARACTERISTICS
Abstract
The structure and functioning modes of active layers in an electric double layer capacitor (EDLC) with an inaqueous electrolyte (k = 10-2 Ohm-1cm-1) are simulated by means of a computer. A model of active layers prepared from activated carbon materials is proposed, percolation estimates are performed and effective ionic conductivities are calculated. The polarization of active layers includes a sequence of two charging processes: first, galvanostatic and then potentiostatic. The proposed program of calculations involves mutual matching and optimization of seven parameters characterizing the active layer and conditions of charging processes. According to calculations, galvanostatic polarization of wide pores in the EDLC biporous active layer up to the limiting potential 3.5 V (from initial potential 0.5 V) followed by potentiostatic polarization of fine pores (~ 1 nm) allows the capacity C = 246 F/g and the energy W = 934 kJ/kg to be obtained in fractions of second.
Keywords
двойнослойный суперконденсатор,
активный слой с бипористой структурой,
компьютерное моделирование,
гальваностатический и потенциостатический режимы заряда,
активированный углерод,
неводный электролит,
computer simulation,
electric double layer supercapacitor,
galvanostatic and potentiostatic charging modes,
active layer with biporous structure,
activated carbon,
inaqueous electrolyte
About the Authors
Yu. G. Chirkov
A.N. Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, RAS
Russian Federation
Russian Federation
V. I. Rostokin
National Research Nuclear University (MEPhY)
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Conway B.E. // J. Electrochem. Soc. 1991. Vol. 138. P. 1539.
2. Вольфкович Ю.М., Мазин В.М., Уриссон Н.А. Работа двойнослойных конденсаторов на основе углеродных электродов // Электрохимия. 1998. Т. 34. С. 825.
3. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослойного суперконденсатора: гальваностатика, определение структурных параметров, расчет габаритных характеристик // Электрохимия. 2014. Т. 50 (1). С. 16-31.
4. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослойного бипористого суперконденсатора: оптимизация режимов разряда и параметров структуры активного слоя, расчет габаритных характеристик // Электрохимия. 2014. Т. 50 (3). С. 235-250.
5. Чирков Ю.Г. Пористые электроды в электрохимических технологиях: компьютерное моделирование // Альтернативная энергетика и экология - ISJAEE. 2014. № 9. С. 9-63.
6. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы. М.: Эдиториал УРСС, 2001.
7. Чирков Ю.Г. Теория пористых электродов: перколяция, расчет линий перколяции // Электрохимия. 1999. Т. 35. С. 1452.
8. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И., Скундин А.М. Компьютерное моделирование работы положительного электрода литий-ионного аккумулятора: модель равновеликих зерен, перколяционные расчеты // Электрохимия. 2011. Т. 47. С. 77.
9. Даниель-Бек В.С. // ЖФХ. 1948. Т. 22. С. 697.
10. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Изд-во МГУ, Наука, 2004.
11. Горюнов А.Ф. Уравнения математической физики в примерах и задачах. М.: МИФИ, 2008.
12. Darling H.E. // J. Chem. Eng. Data. 1964. Vol. 9. P. 421.
13. Cirkov U.G. Teoria poristyh elektrodov: perkolacia, rascet linij perkolacii // Elektrohimia. 1999. T. 35. S. 1452.
Review
For citations:
Chirkov Yu.G., Rostokin V.I. COMPUTER SIMULATION OF ACTIVE LAYERS IN THE ELECTRIC DOUBLE LAYER SUPERCAPACITOR: ALGORITHM FOR CALCULATIONS OF OVERALL CARACTERISTICS. Alternative Energy and Ecology (ISJAEE). 2014;(18):111-122. (In Russ.)
Views:
388
Email this article 