7 research outputs found

    Electrochemical Characteristics of Capacitor Systems Formed on Chemical Modified Carbon Basis

    No full text
    Influence of chemical modification of an activated carbon (AC) material on its specific capacity is studied using methods of impedance spectroscopy, cyclic voltammetry and chronopotentiometry. As shown, the total capacity is the sum of two components–double electric layer (DEL) capacity and pseudocapacity; the contribution of the latter is insignificant (8—14%). The alloying with rareearth metals and their compounds results in the rise of specific capacity of AC. Probably, the principal cause of such a growth is transformation of valence band of carbon material caused by introduction of additional electron states from the introduced metals. As a result, considerably greater number of ions (especially, positive ones) will take part in DEL forming and, consequently, predetermine growth of specific capacity.З’ясовано вплив хемічної модифікації активованого вуглецевого (АВ) матеріялу на його питому місткість з використанням метод імпедансної спектроскопії, циклічної вольтамперометрії та хроноамперометрії. Показано, що загальна місткість є сумою двох складових – місткости подвійного електричного шару (ПЕШ) та псевдомісткости, причому, внесок останньої є незначним (8—14%). Леґування рідкісноземельними металами та їх сполуками призводить до підвищення питомої місткости АВ. Ймовірно, основною причиною такого зростання є трансформація валентної зони вуглецевого матеріялу за рахунок привнесення додаткових електронних станів від втілених матеріялів, в результаті чого значно більша кількість йонів (насамперед, позитивних) буде приймати участь у формуванні ПЕШ, а отже, й зумовлювати ріст питомої місткости.Изучено влияние химической модификации активированного углеродного материала на его удельную ёмкость с использованием методов импедансной спектроскопии, циклической вольтамперометрии и хроноамперометрии. Показано, что общая ёмкость является суммой двух составляющих – ёмкости двойного электрического слоя (ДЭС) и псевдоёмкости, причем, вклад последней незначителен (8—14%). Легирование редко-земельными металлами и их соединениями улучшает удельную ёмкость активированного углерода. Вероятно, основной причиной такого роста является трансформация валентной зоны углеродного материала за счет добавления дополнительных электронных состояний от внедренных материалов, вследствие чего значительно большее количество ионов (в первую очередь, положительных) будет принимать участие в формировании ДЭС, а, следовательно, и обуславливать рост удельной ёмкости

    Electrochemical Characteristics of Capacitor Systems Formed on Chemically Modified Carbon Base

    No full text
    Influence of chemical modification of the activated carbon (AC) material on its specific capacity is found out with the use of methods of impedance spectroscopy, cyclic voltammetry and chronopotentiometry. As shown, a general capacity is the sum of two components, namely, double electric-layer (DEL) capacity and pseudocapacity, thus the deposit of the last is insignificant (8—14%). The alloying with rare-earth metals and their compounds results in the rise of specific capacity of AC. Probably, the principal reason of such a growth is transformation of valence bond of carbon material due to introduction of the additional electron states from the implanted metals. As a result, the considerably greater amount of ions (especially, positive ones) will take part in DEL forming, and, consequently, will predetermine growth of specific capacity.З’ясовано вплив хемічної модифікації активованого вуглецевого матеріялу на його питому місткість з використанням метод імпедансної спектроскопії, циклічної вольтамперометрії та хроноамперометрії. Показано, що загальна місткість є сумою двох складових – місткости подвійного електричного шару (ПЕШ) та псевдомісткости, причому, внесок останньої є незначним (8—14%). Леґування рідкоземельними металами та їх сполуками призводить до збільшення питомої місткости активованого вуглецю. Ймовірно, основною причиною такого зростання є трансформація валентної зони вуглецевого матеріялу за рахунок добавляння додаткових електронних станів від втілених матеріялів, в результаті чого значно більша кількість йонів (насамперед, позитивних) буде брати участь у формуванні ПЕШ, а отже, і зумовлювати зростання питомої місткости.Изучено влияние химической модификации активированного углеродного материала на его удельную емкость с использованием методов импедансной спектроскопии, циклической вольтамперометрии и хроноамперометрии. Показано, что общая емкость является суммой двух составляющих – емкости двойного электрического слоя (ДЭС) и псевдоемкости, причем, вклад последней незначителен (8—14%). Легирование редкоземельными металлами и их соединениями увеличивает удельную емкость активированного углерода. Вероятно, основной причиной такого роста является трансформация валентной зоны углеродного материала за счет добавления дополнительных электронных состояний от внедренных материалов, вследствие чего значительно большее количество ионов (в первую очередь, положительных) будет принимать участие в формировании ДЭС, а, следовательно, и обусловливать рост удельной емкости

    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

    Фрактальна структура нанопористого вуглецю, отриманого гідротермальною карбонізацією рослинної сировини

    No full text
    Методом низькотемпературної порометрії досліджено фрактальну структуру пористих вуглецевих матеріалів, отриманих гідротермальною карбонізацією рослинної сировини в діапазоні температур 600 ÷ 1100 °С. Встановлено, що за температур карбонізації 600 ÷ 800 °С формуються матеріали з розвиненою мікропористою структурою, поверхнева фрактальна розмірність яких становить 2,58. За вищих температур карбонізації значення фрактальної розмірності поверхні зменшується до значення 2,17, що свідчить про формування майже гладкої поверхні за рахунок інтенсивного видалення атомів карбону з приповерхневих шарів частинок матеріалу, зменшення кількості мікропор з їх переходом у мезопори, об’єднання дрібних вуглецевих кластерів в більш крупніші та формування мікрочастинок непористого вуглецевого матеріалу.The fractal structure of porous carbon materials (PCMs) obtained by hydrothermal carbonization of plant raw materials in the temperature range of 600 ÷ 1100 °С is investigated using the low-temperature porometry method. It is set that materials with a developed microporous structure and a surface fractal dimension of 2.58 are formed at carbonization temperatures of 600 ÷ 800 °C. At higher carbonization temperatures, the value of the fractal dimension of the surface decreases to 2.17, which indicates the formation of an almost smooth surface due to the intensive removal of carbon atoms from the surface layers of the material particles, a decrease in the number of micropores with their transition to mesopores, the combination of small carbon clusters in larger and the formation of microparticles of non-porous carbon material

    Структурно-морфологічні та електропровідні властивості композиційних матеріалів С-Al2O3

    No full text
    У роботі з використанням методів малокутового Х-променевого розсіяння, низькотемпературної порометрії та імпедансної спектроскопії досліджено структуру, морфологію та електропровідні властивості композитного матеріалу С-Al2O3 залежно від відсоткового вмісту оксидної фази у ньому. З’ясовано, що структура досліджуваних матеріалів утворена масовими фракталами як результат агрегації вуглецевих кластерів на поверхні частинок оксиду алюмінію. Зменшення фрактальної розмірності від 2,80 до 1,90 і відповідне розрихлення структури зумовлене зменшенням об’ємної частки вуглецевої фази у композиційному матеріалі. Збільшення відсоткового вмісту оксидної компоненти призводить також до збільшення пористості (від 0,62 до 0,80), зменшення загальної (від 424 до 300 м2/г за даними малокутового розсіяння Х-променів) та відкритої (від 356 до 14 м2/г за даними низькотемпературної порометрії) питомих поверхонь та зростання об’ємної частки мезопор від 51 до 70 %. Встановлено, що додавання до вуглецевого прекурсору оксидної компоненти зумовлює зменшення питомої електропровідності від 26,2 Ом – 1∙м – 1 (для вихідного зразка) до 0,4 Ом – 1∙м – 1 (при 30 % Al2O3) за рахунок формування додаткових бар’єрів на шляху електронів у вигляді частинок оксиду алюмінію поряд із розгалуженою системою пор у вуглецевій матриці.The structure, morphology and conductive properties of C-Al2O3 composite materials depending on the percentage content of the oxide phase are investigated using small-angle X-ray scattering, lowtemperature porometry and impedance spectroscopy. It has been found that the structure of the explored materials is formed by mass fractals as a result of the carbon cluster aggregation on the surface of alumina particles. The reduction in the fractal dimension from 2.80 to 1.90 and the corresponding loosening of the structure are due to the reduction of the carbon phase volume in the composite material. Increase in the percentage content of the oxide component also leads to an increase in the porosity (from 0.62 to 0.80), a decrease in the total (from 424 to 300 m2/g according to the small-angle X-ray scattering) and open (from 356 to 14 m2/g according to the low-temperature porometry) specific surfaces and increase in the volume fraction of mesopores from 51 to 70 %. Addition to the carbon precursor of the oxide component results in a decrease in the electrical conductivity from 26.2 Ohm – 1∙m – 1 (for pure carbon material) to 0.4 Ohm – 1∙m – 1 (at 30 % Al2O3 content) due to the formation of additional barriers to electron pathways in the form of alumina particles parallel to a branched pore system in the carbon matrix

    Структура, морфологія та електропровідні властивості Sn-легованого ТіО2

    No full text
    У роботі досліджено вплив легування Sn на структуру та морфологію Sn-легованих зразків TiO2. Легований діоксид титану отримувався золь-гель методом з використанням аквакомплексу [Ti(OH2)6] 3+·3Cl- як прекурсору титану і SnCl4 як модифікатора. Структура і морфологія зразків досліджувалися методами Х-променевої дифрактометрії, ТЕМ аналізу, низькотемпературної порометрії, ІЧ та енергодисперсійної спектроскопії. Провідність Sn-легованих зразків ТіО2 вивчалася методом імпедансної спектроскопії. Встановлено, що Sn-леговані зразки діоксиду титану містять кристалічні фази анатазу і рутилу. Співвідношення анатаз/рутил залежить від вмісту Sn: збільшення вмісту Sn(IV) від 3 до 12 % (ваг.) зумовлює збільшення вмісту рутилу від 33,8 to 97,1 % (ваг.). Ріст вмісту Sn також призводить до зменшення параметра кристалічної ґратки а та збільшення параметра с. ТЕМ-методом виявлено наявність стрежневидних і голковидних частинок рутилу в Sn-легованих зразках ТіО2. Величина питомої поверхні для зразка 6Sn/TiO2 становить 290 м2/г. Усі зразки Sn-легованого діоксиду титану є мезопористими. Механізми структуроутворюючих процесів пояснюються присутністю в реакційному середовищі молекул Sn(OH)4·2H2O, які діють як центри нуклеації, росту та кристалізації для наночастинок рутилу. Збільшення вмісту Sn зумовлює також зменшення питомого опору досліджуваних матеріалів порівняно із нелегованим зразком діоксиду титану.The effect of Sn doping on the structure and morphology of Sn-doped TiO2 samples has been investigated. The doped titania has been obtained by sol-gel synthesis using titanium aquacomplex precursor [Ti(OH2)6] 3+·3Cl– and SnCl4 as a modifier. The structure and morphology of the samples have been studied through XRD analysis, TEM, low-temperature porometry, IR-spectroscopy, and EDS analysis. The conductivity of Sn-doped TiO2 samples has been investigated by impedance spectroscopy. It was shown that the Sn-doped titania samples contain both anatase and rutile phases. The anatase/rutile ratio depends on the Sn content: the increasing Sn (IV) content from 3 to 12 % (wt.) leads to an increase in rutile content from 33.8 to 97.1 % (wt.). An increase in Sn content causes a decrease in the lattice parameter a and an increase in the parameter c. The presence of rod-shaped and needle-like rutile particles in the Sn-doped TiO2 samples has been observed by TEM. The specific surface area for 6Sn/TiO2 reached 290 m2/g. All the Sn-doped titania samples belong to the mesoporous materials. The mechanism of structure-forming processes is explained by existing Sn(OH)4·2H2O molecules in the reaction medium, which act as the centers of nucleation, growth and crystallization for rutile nanoparticles. The increase in Sn content leads to a decrease in the specific resistance of the studied materials compared to the undoped titania sample

    Электрохимические свойства системы нанопористый углерод/апротонный электролит

    No full text
    The paper describes researches of the behaviour of capacitor systems based on the nanoporous carbon in aprotic electrolytes. Carbon material have been obtained by carbonization of fruit seeds and used for the formation of electrodes of electrical storage devices. Much attention is paid to research of the structural characteristics of carbon using the isothermal nitrogen adsorption method. The purpose of the research is establishing of regularities of electrochemical processes at the electrode/electrolyte interface versus high surface area of carbon material, which formed by choice of technological parameters of obtaining and modification, as well as the type of aprotic electrolyte used.У роботі описуються дослідження поведінки конденсаторних систем на основі нанопористого вуглецю в апротонних електролітах. Для формування електродів накопичувачів електричної енергії використано вуглецевий матеріал, отриманий карбонізацією фруктових кісточок. Велика увага приділяється дослі­ дженню структурних характеристик вуглецю методом ізотермічної адсорбції азоту. Робота переслідує мету встановлення закономірностей перебігу електрохімічних процесів на межі розділу елект­ род/електроліт в залежності від стану розвинутої поверхні вуглецевого матеріалу, яка формується шля­ хом підбору технологічних параметрів отримання і модифікації, та виду застосовуваного електроліту.В работе описываются исследования поведения конденсаторных систем на основе нанопористого углерода в апротонных электролитах. Для формирования электродов накопителей электрической энергии использован углеродный материал, полученный карбонизацией фруктовых косточек. Боль­ шое внимание уделяется исследованию структурных характеристик углерода методом изотермиче­ ской адсорбции азота. Работа преследует цель установления закономерностей протекания электрохи­ мических процессов на границе раздела электрод / электролит в зависимости от состояния развитой поверхности углеродного материала, которая формируется путем подбора технологических парамет­ ров получения и модификации, и вида применяемого электролита
    corecore