8 research outputs found

    Structural and sorption properties of nanoporous carbon materials obtained from walnut shells

    Get PDF
    Using the method of low-temperature nitrogen adsorption/desorption, the porous structure of nanoporous carbon materials obtained by alkaline activation of light industry waste (walnut shells) with subsequent thermal modification was investigated. The optimal relationship between temperature and modification time has been established. It is shown that an increase in the modification temperature reduces the transition time of micropores into mesopores and leads to a decrease in the specific surface area and total pore volume. Thus, the material obtained at a modification temperature of 400 ºC and a holding time of 120 min is characterized by the maximum specific surface area of 940 m2/g. It has been investigated that an increase in the time of temperature modification leads to an increase in specific electrical conductivity

    The effect of orthophosphoric acid on energy-intensive parameters of porous carbon electrode materials

    Get PDF
    The effect of orthophosphoric acid concentration as an activating agent on the porous structure of carbon materials derived from apricot pits and energy-intensive parameters of electrochemical capacitors formed on their basis is studied. It is found that changing the ratio of the mass of the activating agent to the mass of the raw material in acid-activated porous carbon materials (PCMs), one can control the pore size distribution in the range of 0.5-20 nm and specific surface area in the range of 775-1830 m2/g. The use of cyclic voltammetry, impedance spectroscopy and chronopotentiometry made it possible to set the capacitive nature of charge accumulation processes in acid-activated PCMs, as well as to determine the contribution of a certain size of pores to the specific capacitance of PCM/electrolyte system

    THE EFFECT OF THERMAL MODIFICATION ON THE DEVELOPMENT OF CARBON MATERIAL MICROPOROUS STRUCTURE

    No full text
    A research is done to characterize the microporous structure of outgoing and thermally modified (673 K, 180 min) plant-extracted carbon material. The porous system characteristics are worked out by different methods on low temperature (77K) N2 adsorption-desorption based isotherm. It is stated that thermal modification contributes to the enlargement of specific       surface (from 361 m2/g to 673 m2/g), an increase in total pore volume and an increase in micropore volume (from 0,127 cm3/g to 0,173 cm3/g). Most effectively thermal modification  is apt to form nanopores with diameters of 0,75; 1,25 and 4 nm

    Вплив рН на морфологію структури і магнітні властивості впорядкованої фази наночастинок кобальт-заміщеного літієвого фериту, синтезованого золь-гель методом

    No full text
    Наночастинки кобальт-заміщеного літієвого фериту були синтезовані при різних рН методом зольгель автоспалювання. Було досліджено вплив рН на структуру, морфологію, електричні та магнітні властивості наночастинок кобальт-заміщеного літієвого фериту. Наночастинки, синтезовані при різних рН, досліджувалися методами рентгенівської дифракції (XRD), скануючої електронної спектроскопії (SEM), енергодисперсійного рентгенівського аналізу (EDAX), мессбауерівської та імпедансної спектроскопії. Рентгенівські дифрактограми аналізувалися для визначення кристалічної фази наночастинок кобальт-заміщеного літієвого фериту, синтезованого при різних рН. Результати рентгенівської дифракції показали формування бездомішкового кобальт-заміщеного літієвого фериту, що має впорядковану фазу шпінельної структури. SEM зображення показали, що морфологія структури наночастинок сильно залежить від рН реакційного середовища в процесі синтезу. Енергодисперсійний рентгенівський аналіз підтвердив очікуваний хімічний склад синтезованого продукту. Мессбауерівські спектри систем, синтезованих при різних значеннях рН реакційного середовища, також суттєво відрізняються один від одного. Показано, що катіонний розподіл чинить значний вплив на значення ізомерного зсуву і величини надобмінних полів заліза, що знаходяться в тетра- і октаоточенні. Також досліджувалися електричні властивості наночастинок: провідність, дійсна та уявна частини діелектричної проникності, тангенс втрат, і виявилося, що вони відрізняються для наночастинок, синтезованих при різних рН, що може бути викликано відмінностями в розмірах та морфології поверхні наночастинок. Дослідження магнітних властивостей синтезованих порошків за допомогою вібраційного магнетометра (7407 VSM (Lake Shore Cryotronics)) показали сильну залежність магнітних параметрів від рівня рН реакційного середовища при отриманні досліджуваних феритів. Значення намагніченості насичення немонотонно залежить від вмісту іонів кобальту і має вище значення порівняно з частинками, отриманими іншими способами. Виявлена однозначна кореляція між рівнем рН реакційного середовища, розміром отриманих частинок і фізичними параметрами досліджуваних систем.Cobalt doped lithium ferrite nanoparticles were synthesized at different pH by sol-gel method. The effect of pH on the physical properties of cobalt doped lithium ferrite nanoparticles has been investigated. The nanoparticles synthesized at different pH were characterized through X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDAX), Mossbauer spectroscopy and impedance spectroscopy. The XRD patterns were analyzed to determine the crystal phase of cobalt doped lithium ferrite nanoparticles synthesized at different pH. The results of XRD showed the formation of an unmixed cobalt-substituted lithium ferrite having an ordered phase of the spinel structure. SEM micrographs show that the structural morphology of the nanoparticles is highly sensitive to the pH during the synthesis process. The electrical properties of the nanoparticles were also investigated: conductivity, real and imaginary parts of the dielectric constant, loss tangent. These characteristics have been found to differ for nanoparticles synthesized at different pH values which may be caused by differences in the size and morphology of the nanoparticle surface

    Електрохімічні властивості гібридних суперконденсаторів, сформованих на основі нанопористого вуглецю та вольфрамату нікелю

    No full text
    В роботі проведено дослідження морфології поверхні вуглецевого матеріалу (ВМ) методом адсорбції/десорбції азоту та визначено питому площі поверхні, яка становить 1200-1300 м2/г. Методом співосадження синтезовано NiWO4 та досліджено його структуру. Досліджено електрохімічні властивості ВМ та NiWO4 методами хроноамперометрії та вольтамперометрії, а також апробовано використання даних матеріалів як електродів гібридних суперконденсаторів (ГК) – анода та катода відповідно. Сформовано гібридну електрохімічну систему типу ВМ/KOH/NiWO4. Використання такої системи дозволяє підвищити робочий діапазон напруги ГК на основі водних електролітів з 0-1 В до 0,6-1,6 В, а отже, і підвищити енергетичні характеристики одиничної комірки більше, ніж у 2 рази. Показано, що при робочих струмах 1 мА питома ємність ГК становить 57,1 Ф/г, при цьому питома густина енергії та потужність становлять 7,09 Вт⋅год/кг та 1,39 Вт/кг відповідно.In this work, the morphology of carbon material (CM) has been researched by the nitrogen adsorption/ desorption method. Furthermore, it was determined that the specific surface area is about 1200-1300 m2/g. NiWO4 was synthesized by co-precipitation method, and its structure was investigated by XRD. Additionally, the electrochemical properties of CM and NiWO4 were studied by the methods of chronoamperometry and voltammetry, and the use of these materials as electrodes of hybrid supercapacitors (HSC) – anode and cathode, respectively, was tested. A hybrid electrochemical system of the CM/KOH/NiWO4 type was formed. The use of this system makes it possible to increase the operating voltage range of HSC based on aqueous electrolytes from 0-1 V to 0.6-1.6 V, and, consequently, to increase the energy characteristics of a unit cell by more than 2 times. It is shown that at operating currents of 1 mA, the specific capacity of the HSC is 57.1 F/g, while the specific energy density and power are 7.09 Wh/kg and 1.39 W/kg, respectively

    Механізми накопичення заряду в електрохімічних системах, сформованих на основі нанопористого вуглецю та оксиду мангану

    No full text
    In this work, the processes occurring in electrochemical systems based on nanoporous carbon material and manganese oxide in an aqueous solution of lithium sulfate are analyzed. Furthermore, it is shows the feasibility of these materials combination cycling as electrodes of a hybrid electrochemical capacitor. The combination of electrode materials with different mechanisms of charge accumulation was determined. Consequently, an increase in the accumulated energy by more than 25% by the formation of an electric double layer and the occurrence of redox reactions based on carbon and manganese oxide respectively. The laboratory sample of an aqueous electrolyte hybrid electrochemical capacitor was formed. Moreover, the laboratory sample is electrochemically stable at an operating voltage of 2 V.В даній роботі проаналізовано процеси, що відбуваються в електрохімічних системах на основі нанопористого вуглецевого матеріалу та оксиду мангану у водному розчині сульфату літію, а також показано доцільність сумісного функціонування даних матеріалів, як електродів гібридного електрохімічного конденсатора. Поєднання електродних матеріалів з різними механізмами накопичення заряду: формування подвійного електричного шару на вуглеці та протікання редокс реакцій на манган оксиді призвело до зростання накопиченої енергії більш ніж на 25 %. Сформований макет гібридного електрохімічного конденсатора на основі водного електроліту є електрохімічно стабільним при робочій напрузі 2 В

    THE IMPACT OF THE SURFACE MORPHOLOGY ON ENERGY CHARACTERISTICS OF NANOPOROUS CARBON MATERIAL

    No full text
    The impact of nanoporous carbon material (PCM) morphology on its electrochemical behavior in aqueous electrolyte has been studied. The optimum concentration of aqueous lithium sulfate which provides the maximum specific energy characteristics of capacitor-type systems C/Li2SO4/C is determined. Capacitive parameters of electrochemical capacitors (EC) in aqueous so­lutions of lithium, sodium and potassium sulfate which have different molar ratio have been stu­died by comparative analysis. Cyclic voltammograms at different scan rates show that the PCM ca­pacitive behavior in three electrolytes increases in the following order Li2SO4&lt;Na2SO4&lt;K2SO4. This imp­rovement could be a result of increasing the movement speed of hydrated ions in the volume of electrolyte and in the internal pores of PCM in the order Li+&lt;Na+&lt;K+. The obtained results give valuable information for the study of new hybrid supercapacitors.</em
    corecore