STUDY OF THE Ni(OH)2 ELECTROCHROMIC PROPERTIES OF FILMS DEPOSITED ON FTO GLASS WITH AN ADDITIONAL CONDUCTING LAYER

This work attempts to evaluate the influence of substrate conductivity on electrochromic and electrochemical properties of Ni(OH)2/PVA composite films, including coloration and bleaching rate. The conductivity of FTO glass was improved by depositing a silver gird with differing line densities. For deposition of the silver lines, aerosol jet printing method was used. As a result, few electrochromic films were deposited onto bare FTO glass and FTO glass with silver grid deposited onto it. In order to investigate deposited electrochromic films, the cyclic voltammetry with simultaneous recording of the optical characteristics is used. The optical characteristics of films were rather close to each other. At the same time, their electrochemical properties are different. It is found that the additional peaks observed is that of silver, which is electrochemically active in used potential window. In addition it was observed that during electrochemical cycling of Ni(OH)2/PVA deposited on substrates with silver grid, the last changed color from shiny metallic to black color. It is proposed that color changes of silver grid caused by silver transforming to Ag2O or AgO and back to metallic silver. It is found, that for small areas of electrochromic platings, substrate resistivity has a negligible effect on coloration and bleaching rates. The coloration and bleaching rates for Ni(OH)2/PVA films deposited onto the bare substrate, the substrate with a silver grid (1 cm cell size) and the substrate with a silver grid (0.5 cm cell size) were: –1.45, –1.71, –1.40 and 1.1, 0.75, 0.84 %∙s-1. It is suggested that the effect of substrate conductivity will clearly be seen when the physical sizes of substrate increase. Also it was underlined that for further experiments for effect definition of substrate resistivity on electrochromic properties inherit conductive materials should be use

Вплив змінних температурних навантажень на характеристики електрохромних композитних плівок Ni(OH)2-ПВС

Electrochromic coating is the basis of smart windows with variable optical characteristics. Nevertheless, despite the obvious advantages of using smart windows in construction, their cost is high.We have considered the coatings obtained by the cathodic template method, which are more economical in production. The presented studies are devoted to tests at cyclic temperature loads – repeated cooling and heating. The paper shows the influence of the medium and the method of heat supply (removal) to an electrochromic electrode based on a composite Ni(OH)2-PVA coating as well as the effect of surface preparation before its application.As a medium for cyclic temperature loads, we used air or a working electrolyte – 0.1 M KOH. As a preliminary preparation of the transparent electrically conductive base, we used electrochemical etching of a part of the layer of the electrically conductive transparent coating of tin oxide doped with fluorine in a solution of 1 M HCl.The result of a series of experiments was the discovery of a strong influence of temperature cyclic loads on the final characteristics of electrochromic films. The electrochromic film on the sample, which was subjected to cyclic temperature changes in air and on the substrate without etching, almost completely lost its electrochromic characteristics and adhesion. The sample, which was subjected to thermal stress in an alkali solution, lost its uniformity during coloring.On the other hand, both films, which were deposited on etched substrates, had generally better characteristics than samples deposited without etching and subjected to thermal stress in the air and in alkali. In this case, the sample, which was obtained on the substrate with pretreatment by etching and subjected to temperature cycling in alkali, had even slightly better characteristics than the reference sampleЭлектрохромное покрытие – основа «умных» окон с изменяемыми оптическими характеристиками. Тем не менее, несмотря на очевидные преимущества при использовании «умных» окон в строительстве, их стоимость высока.Рассмотрены покрытия, полученные катодным темплатным методом, которые более экономичны в производстве. Представленные исследования посвящены испытаниям при циклических температурных нагрузках – многократных охлаждения и нагревах. В статье показано влияние среды и способа подвода (отвода) тепла к электрохромному электроду на основе композитного покрытия Ni(OH)2-ПВС, а также влияние подготовки поверхности перед ее нанесением.В качестве среды, в которой осуществляли циклические температурные нагрузки, использовали воздух или рабочий электролит – 0,1 М КОН. В качестве предварительной подготовки прозрачной электропроводной основы использовали электрохимическое стравливание части слоя электропроводного прозрачного покрытия оксида олова допированного фтором в растворе 1 М HCl.Результатом серии экспериментов стало обнаружение сильного влияния температурных циклических нагрузок на конечные характеристики электрохромных пленок. Электрохромная пленка на образце, который подвергали циклическим перепадам температур на воздухе и основе без травления, практически полностью потеряла электрохромные характеристики и адгезию. Образец, который подвергали температурным нагрузкам в растворе щелочи, потерял равномерность при окрашивании.С другой стороны, обе пленки, которые были осаждены на травленых основах, показали в общем лучше характеристики, чем образцы, осажденные без травления и подвергавшиеся температурным нагрузкам на воздухе и в щелочи. При этом образец, который был получен на основе с предобработкой травлением и подвергавшийся температурному циклированию в щелочи, по характеристиками был даже несколько лучше, чем эталонный образецЕлектрохромне покриття – основа «розумних» вікон із змінними оптичними характеристиками. Проте не дивлячись на очевидні переваги при використанні «розумних» вікон в будівництві їх вартість висока.Розглядані покриття отримані катодним темплатним методом, які більш економічні у виробництві. Представлені дослідження присвячені випробуванням при циклічних температурних навантаженнях – багаторазових охолодження і нагрівах. У статті показано вплив середовища і способу підведення (відведення) тепла до електрохромного електроду на основі композитного покриття Ni(OH)2-ПВС, а також вплив підготовки поверхні перед її нанесенням.Як середовище, в якій здійснювали циклічні температурні навантаження, використовували повітря або робочий електроліт – 0,1 М КОН. В якості попередньої підготовки прозорої електропровідної основи використовували електрохімічне травлення частини шару електропровідного прозорого покриття оксиду олова допованого фтором у розчині 1 М HCl.Результатом серії експериментів стало виявлення сильного впливу температурних циклічних навантажень на кінцеві характеристики електрохромних плівок. Електрохромна плівка на зразку, який піддавали циклічним перепадів температур на повітрі і основі без травлення, практично повністю втратила електрохромні характеристики і адгезію. Зразок, який піддавали температурним навантаженням в розчині лугу, втратив рівномірність при фарбуванні.З іншого боку, обидві плівки, які були отримані на травлених основах, показали в загальному випадку кращі характеристики, ніж зразки, осаджені без травлення, що піддавались температурним навантаженням на повітрі і в лузі. При цьому зразок, що був отриманий на основі з передобробкою травленням і піддавався температурному циклируванню в лузі за характеристиками був навіть дещо краще, ніж еталонний зразо

Дослідження характеристик композитних електрохромних плівок на основі Ni(OH)2, полівінілового спірту і полівінілпірролідону

The cost of electrochromic “smart” windows ranges from 200–800 USD/m2. The high cost is determined by the small volume of production and the high cost of vacuum methods for applying device layers. The development of other methods could lead to lower costs and further mass use of “smart” windows. The paper presents the work on improving the electrochemical method of deposition of electrochromic films based on Ni(OH)2. Composite electrochromic films were deposited from Ni(NO3)2 solutions with the addition of water-soluble polymers – polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and mixtures thereof. Two PVA grades and one PVP grade were used in the experiments. As a result, six films were obtained from solutions of different compositions and concentrations of polymers. An investigation of the optical properties of the films in the initial state showed that there is no intense absorption of light in the entire visible spectrum and the transmission corresponds to a glass substrate. Thus, the formed electrochromic films will not produce tints and visible light absorption in the finished electrochromic element. The electrochemical and electrochromic characteristics of the films differed significantly depending on the amount and specific polymers used. The film obtained from a solution containing PVA grade 24-99 was the most electrochemically active, while the best electrochromic characteristics were in the film deposited from a solution of a mixture of PVP grade 24-99 and PVP. Moreover, the films obtained in solutions containing separately PVA grade 24-99 and PVP had worse electrochromic characteristics, and the electrochemical characteristics were the same or worse relative to the film obtained in a mixture of polymers. The results of the method of electrochemical impedance spectroscopy showed compliance with the found electrochromic and electrochemical characteristics of the formed films.Ціна електрохромних «розумних» вікон коливається у інтервалі 200–800 USD/м2. Висока вартість визначається малим обсягом виробництва та дорожнечею вакуумних методів нанесення шарів пристрою. Розробка інших методів може призвести до зниження вартості та масового використання «розумних» вікон. Представлено роботу з удосконалення електрохімічного методу нанесення електрохромних плівок на основі Ni(OH)2. Нанесення композитних електрохромних плівок здійснювали з розчинів Ni(NO3)2 з додаванням водорозчинних полімерів – полівінілового спирту (ПВС), полівінілпіралідону (ПВП) та їх сумішей. В експериментах використовували дві марки ПВС та одну марку ПВП. В результаті було отримано 6 плівок з розчинів різних складів та концентрацій полімерів. Дослідження оптичних властивостей плівок у початковому стані показало, що в них відсутнє інтенсивне поглинання світла у всьому видимому спектрі та пропускання відповідає скляній підкладці. Таким чином, сформовані електрохромні плівки не будуть давати відтінків і видимого поглинання світла готовому електрохромному елементі. Електрохімічні та електрохромні характеристики плівок залежно від кількості та конкретних використовуваних полімерів значно відрізнялися. Найбільш електрохімічно активною була плівка, отримана з розчину, що містить ПВС марки 24-99, при цьому найкращі електрохромні характеристики були плівки осадженої з розчину суміші ПВП марки 24-99 і ПВП. Більш того, плівки, отримані в розчинах, що містять окремо ПВС марки 24-99 і ПВП, мали електрохромні характеристики гірші, а електрохімічні характеристики такі ж або гірші у порівнянні з плівкою, отриманої з суміші полімерів. Результати методу електрохімічної імпедансної спектроскопії показали відповідність знайденим електрохромним та електрохімічним характеристикам сформованих пліво

Розробка технології вилучення каротиноїдів із м’якуша гарбуза (Cucurbita spp.) Із використанням Zn-Al подвійно-шарових гідроксидів

A simple mechanical method (grinding and sieving) was proposed to separate the composite into carotenoid-enriched and LDH-enriched materials. The method is based on the internal self-abrasion of the composite when grinding solid particles of LDH as grinding bodies. When removing carotenoids in the form of a composite, rapid precipitation of the sediment and ease of filtration under vacuum were found. X-ray diffraction analysis showed that the composite and products of its separation contain X-ray amorphous Zn-Al LDH, an oxide phase, and an amorphous phase of carotenoids. The method of dichloroethane extraction proved the effectiveness of the composite separation process. It was shown that for the optimal amount of Zn-Al LDH, the content of carotenoids in carotenoid-enriched material was 24.4 %, and in LDH-enriched – 4.4 %. For these conditions, it was found that the total yield of carotenoids was 184.3 mg/100 g of pumpkin pulp, of which 155.4 mg/100 g was in the carotenoid-enriched material and 28.9 mg/100 g was in the LDH-enriched material. A hypothesis was expressed regarding the chemical nature of the interaction of carotenoids and LDH in the composite due to π-d interaction. The resulting carotenoid-containing materials can be used as food additives or processed to obtain purified carotenoids.Каротиноїди є біологічно активними матеріалами, що мають сильні антиоксидантні властивостями, частина є провітамінами А. Перспективним джерелом каротиноїдів є м’якуш гарбуза. Об’єктом дослідження є технологія вилучення каротиноїдів із використанням ПШГ. Розроблена технологічна схема отримання каротиноїдів гарбуза методом осадження композита «каротиноїди-ПШГ»: а) отримання фрешу гарбуза із введенням солей Zn та Al; б) осадження композиту «каротиноїди-ПШГ» шляхом додавання лугу до рН=9 при t=60  С та перемішуванні; в) фільтрування осаду композиту під вакуумом, висушування, промивання, повторне фільтрування та висушування; г) розділення композиту на складові. Запропоновано простий механічний метод (розмелювання та просіювання) для розділення композиту на каротиноїд-збагаченого і ПШГ-збагаченого матеріалів. Метод заснований на внутрішньому самоперетиранні композиту при розмелюванні рахунок твердих часток ПШГ в якості тіл розмелювання. При видаленні каротиноїдів у вигляді композита виявлено швидку седиментацію осаду та легкість фільтрування під вакуумом. Методом рентгенофазового аналізу показано, що композит та продукти його розділення містять рентгеноаморфний Zn-Al ПШГ, оксидну фазу і аморфну фазу каротиноїдів. Методом екстракції дихлоретаном доведено ефективність процесу розділення композиту. Показано, що для оптимальної кількості Zn-Al ПШГ вміст каротиноїдів в каротиноїд-збагаченому матеріалі склала 24,4 %, а в ПШГ-збагаченому – 4,4 %. Для цих умов виявлено, що загальний вихід каротиноїдів склав 184,3 мг/100 г м’якуша гарбуза, із них 155,4 мг/100 г в каротиноїд-збагаченому матеріалі і 28,9 мг/100 г в ПШГ-збагаченому матеріалі. Висловлена гіпотеза щодо хімічної природи взаємодії каротиноїдів та ПШГ в композиті за рахунок π-d взаємодії. Отриманий каротиноїд-вмісні матеріали, можут бути використані в якості харчових добавок або перероблені з отриманням очищених каротиноїді

Effect of Variable Temperature Loads on Characteristics of Electrochrome Composite Ni (OH)2-PVA Films

Electrochromic coating is the basis of smart windows with variable optical characteristics. Nevertheless, despite the obvious advantages of using smart windows in construction, their cost is high.We have considered the coatings obtained by the cathodic template method, which are more economical in production. The presented studies are devoted to tests at cyclic temperature loads – repeated cooling and heating. The paper shows the influence of the medium and the method of heat supply (removal) to an electrochromic electrode based on a composite Ni(OH)2-PVA coating as well as the effect of surface preparation before its application.As a medium for cyclic temperature loads, we used air or a working electrolyte – 0.1 M KOH. As a preliminary preparation of the transparent electrically conductive base, we used electrochemical etching of a part of the layer of the electrically conductive transparent coating of tin oxide doped with fluorine in a solution of 1 M HCl.The result of a series of experiments was the discovery of a strong influence of temperature cyclic loads on the final characteristics of electrochromic films. The electrochromic film on the sample, which was subjected to cyclic temperature changes in air and on the substrate without etching, almost completely lost its electrochromic characteristics and adhesion. The sample, which was subjected to thermal stress in an alkali solution, lost its uniformity during coloring.On the other hand, both films, which were deposited on etched substrates, had generally better characteristics than samples deposited without etching and subjected to thermal stress in the air and in alkali. In this case, the sample, which was obtained on the substrate with pretreatment by etching and subjected to temperature cycling in alkali, had even slightly better characteristics than the reference sampl