5 research outputs found

    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

    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

    Синтез та електрохімічні властивості мезопористого α-MnO2 для застосування в суперконденсаторах

    No full text
    В роботі досліджено електрохімічні властивості монофазного α-MnO2, отриманого гідротермальним методом. Встановлено, що отриманий матеріал володіє тунельною структурою із середнім розміром частинок 12-15 нм. Методами циклічної вольтамперометрії та гальваностатичного циклювання визначено питомі ємнісні характеристики синтезованого α-MnO2 у 30 % водному розчині KOH. Встановлено, що зі зростанням швидкості сканування з 2 до 10 мВ/с значення питомої ємності системи αMnO2/електроліт зменшується з 90 Ф/г до 55 Ф/г. Максимальне значення питомої ємності 104 Ф/г отримано при швидкості зміни потенціалу 0,5 мВ/с. Кулонівська ефективність електрохімічної системи є сталою і не залежить від кількості заряд/розрядних циклів. Загальну ємність електрохімічної системи розділено на ємність подвійного електричного шару і дифузійно-контрольовану окислювальновідновлювальну ємність за рахунок фарадеївських оборотних редокс реакцій, яка становить 90 % від загальної ємності. Крім того, встановлено, що електрохімічні параметри системи α-MnO2/KOH є стабільними впродовж тривалого циклювання.Manganese oxideIn this work, the crystal structure of alpha-MnO2 has been obtained by the hydrothermal method. It was determined that the obtained material has a tunnel structure with average particle sizes of 12-15 nm. The electrochemical performances of α-MnO2 in an aqueous solution of 30 % KOH based electrolyte have been investigated by cyclic voltammetry and galvanostatic cycling methods. At the same time, it was determined that the specific capacity of the α-MnO2/electrolyte system decreased from 90 F/g to 55 F/g with an increase of the scan rate from 2 to 10 mV/s. Thus, the maximum values of specific capacitance about 104 F/g were obtained at 0.5 mV/s. The Coulomb efficiency of the electrochemical system is constant and independent of the cycle number under the charge/discharge process. Therefore, the total capacity of the material under investigation can be divided into the capacity of the double electric layer and the diffusioncontrolled redox capacity due to the Faraday reverse redox reactions. It was determined that the contribution of pseudocapacity is 90 % of the total specific capacity. In addition, it has been determined that the α-MnO2/KOH electrochemical system is stable under long-term cycling process

    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

    Електрохімічні властивості гібридних суперконденсаторів, сформованих на основі вуглецю та перовскітних матеріалів типу ABO3

    No full text
    В роботі синтезовано манганіти лантану (LaMnO3), стронцію (SrMnO3) та LaMnO3, допованого Sr, (La0.7Sr0.3MnO3) зі структурою перовскіту методом золь-гель автогоріння. Досліджено структуру отриманих матеріалів методом XRD, методами хроноамперометрії та вольтамперометрії вивчено електрохімічні властивості нанопористих вуглецевих матеріалів (ВМ), манганітів лантану, стронцію, а також La0,7Sr0,3MnO3, і досліджено застосування цих матеріалів як електродів гібридних електрохімічних конденсаторів (ГЕК). Сформовано гібридну електрохімічну систему типу ВМ/КОН/La0,7Sr0,3MnO3. Використання такої системи дозволяє підвищити робочий діапазон напруги ГЕК на основі водних електролітів з 0-1 до 0-1,4 В, а отже, підвищити енергетичні характеристики елемента. Встановлено, що високі значення питомої ємності отримано для ГЕК з електродом на основі La0,7Sr0,3MnO3, що становить близько 235 Ф/г при 1 мВ/с. У той же час для ГЕК з електродами на основі LaMnO3 та SrMnO3 отримано дещо нижчі значення питомої ємності, які становлять близько 130 Ф/г і 40 Ф/г відповідно.In this work, lanthanum (LaMnO3), strontium (SrMnO3) and Sr-doped lanthanum (La0.7Sr0.3MnO3) manganites with the perovskite structure were synthesized by the sol-gel autocombustion method. Moreover, the obtained material structure was investigated by the XRD method. Additionally, the electrochemical properties of nanoporous carbon materials (CMs), lanthanum (LaMnO3) and strontium (SrMnO3) manganites, as well as La0.7Sr0.3MnO3 were investigated by the methods of chronoamperometry and voltammetry, and the application of these materials as electrodes (anode and cathode) of hybrid electrochemical supercapacitors (HECs) was tested. The hybrid electrochemical system of the CM/KOH/La0.7Sr0.3MnO3 type was formed. The employment of this system made it possible to increase the operating voltage range of HEC based on aqueous electrolytes from 0-1 to 0-1.4 V and, consequently, increase the energy characteristics of a unit cell. It was determined that high specific capacitance values were recorded for HECs with an electrode based on La0.7Sr0.3MnO3 and amounted to about 235 F/g at 1 mV/s. At the same time, much lower specific capacitance values were obtained for HECs with electrodes based on LaMnO3 and SrMnO3, which were about 130 F/g and 40 F/g, respectively
    corecore