КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АКТИВНЫХ СЛОЕВ ДВОЙНОСЛОЙНОГО СУПЕРКОНДЕНСАТОРА: РАСЧЕТ ГАБАРИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИДЕАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ПОРИСТОГО ЭЛЕКТРОДА

Проведено компьютерное моделирование структуры и способов функционирования активных слоев (активированный углерод, водный раствор электролита) двойнослойного конденсатора (ДСК). Изучен процесс заряда ДСК, проведены
расчеты основных габаритных характеристик ДСК – времени заряжения, удельной емкости, запасенной энергии. Сформулирована центральная проблема расчета ДСК с реальной, не монопористой структурой. Предложена идеальная структура пористого электрода с тремя типами пор: микро-, мезо- и макропор. Показано, что в пористом электроде с идеальной структурой можно работать с толстыми активными слоями (до 1 см) и получать на квадратный сантиметр видимой поверхности удельную емкость C=2450 Ф/см2и удельную энергию W=1200 Дж/см2.

1. Conway B.E. Transition from “Supercapacitor” to “Battery” behavior in electrochemical Energy Storage // J. Electrochem. Soc. 1991. V. 138. P. 1539.

2. Conway B.E. Electrochemical Supercapacitors. Scientific Fundamentals and Technological Applications. N.Y.: Kluwer Academic / Plenum Publ., 1999.

3. Вольфкович Ю.М., Сердюк Т.М. Электрохимические конденсаторы (обзор) // Электрохимия. 2002. Т. 38, С.1043.

4. Вольфкович Ю.М., Мазин В.М., Уриссон Н.А. Работа двойнослойных конденсаторов на основе углеродных электродов // Электрохимия. 1998. Т. 34. С. 825.

5. 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.

6. Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы. М.: Эдиториал УРСС, 2001.

7. Вервикишко Д.Е. Корреляция между нанопористой структурой углеродных материалов и функциональными характеристиками суперконденсаторов на их основе. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М. ОИВТ РАН, 2014.

8. Volperts A., Mironova-Ulmane N., Sildos I., Vervikishko D., Shkolnikov E. and Dobele G. Structure of nanoporous carbon materials for supercapacitors. // 2012 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 38 012051

9. Dobele G., Vervikishko D., Volperts A., Bogdanovich N., Shkolnikov E. Characterization of the pore structure of nanoporous activated carbons produced from wood waste // Holzforschung. 2013. 67(5): P. 587-594.

10. Атаманюк И.Н., Вервикишко Д.Е., Саметов А.А., Тарасенко А.Б., Школьников Е.И., Янилкин И.В. Исследование перспективных электродных материалов суперконденсаторов для применения в энергетических установках на основе возобновляемых источников энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 11. C. 92-98.

11. Школьников Е.И., Вервикишко (Виткина) Д.Е. Особенности нанопористой структуры углеродныхматериалов. Метод Лимитированного Испарения // Теплофизика Высоких Температур. 2010. Т. 48. № 6. С. 854-861.

12. Shkolnikov E.I., Sidorova E.V., Shaitura N.S., Vervikishko D.E. and Grigorenko A.V. Handbook of Functional Nanomaterials. Volume 2 - Characterization and Reliability. Chapter 3. Enhanced Method for Study of Materials Nanoporous Structure. 2014.

13. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослойного суперконденсатора: центральная проблема и пути ее решения // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 19. С.

14. Фенелонов В.Б. Пористый углерод. Новосибирск, 1995.

15. Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. Новосибирск, 1999.

16. Дубинин М.М. Успехи химии. М.: Наука, 1955.

17. Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение. М.: Химия, 1984.

18. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Компьютерное моделирование активных слоев двойнослойного бипористого суперконденсатора: оптимизация режимов разряда и параметров структуры активно слоя, расчет габаритных характеристик // Электрохимия. 2014. Т. 50(3). С. 235-250.

19. Чирков Ю.Г., Ростокин В.И. Алгоритм оценки габаритных характеристик активных слоев двойнослойного суперконденсатора: компьютерное моделирование, оптимизация режимов заряжения // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 18. С. 111-122.

20. Чирков Ю.Г. Пористые электроды в электрохимических технологиях: компьютерное моделирование // Альтернативная энергетика и экология. 2014. № 9. С. 59-63.