Исследование возможности применения наноразмерных углеродных материалов в электродах твердотельных конденсаторов с двойным электрическим слоем (ионисторов)
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
образец0,2-0,3--0,050,140,340,30,3-0,4--0,060,170,520,440,4-0,5--0,060,320,640,570,5-0,55--0,140,981,0210,55-0,6--0,42,83,843,120,6-0,61-0,115,79,69,10,61-0,62-0,21,88,114,312,10,62-0,63-0,43,511,923,220,10,63-0,64-0,57,218,94147,90,64-0,65-0,914,327,973,4670,65-0,66-1,21734,9109860,66-0,67-1,317,735124990,67-0,68-1,820,239,11321040,68-0,690,14,749,9-172,8122,40,69-0,691112--2281960,691-0,692117--290-0,692-0,693118----0,693-0,694119----0,694-0,695121----0,695-0,696125----0,696-0,697127----0,697-0,698235----0,698-0,6992-----0,699-0,704-----
Рис. 14. Зависимость удельной емкости различных наноразмерных углеродных материалов от напряжения зарядки экспериментальных секций ионисторов
На рис. 14. и в таблице 9 представлены результаты изучения ёмкостных характеристик различных наноразмерных углеродных материалов, а именно - зависимость удельной ёмкости таких материалов от величины напряжения зарядки секции.
На этом же графике приведена аналогичная зависимость для стандартного промышленного образца на основе активированного нанопористого углеродного порошка Supra 30 голландской фирмы NORIT (стандартный образец).
Из графика на рис. 14. видно, что удельные ёмкости углеродных нановолокон ИК СО РАН на 20-30% больше активированного нанопористого углеродного порошка Supra 30 голландской фирмы NORIT, применяемого в стандартной технологии изготовления ионисторов К58-12.
Внутреннее сопротивление нановолокон самое большое (см. таблицу 8), поэтому их применение перспективно для конденсаторов с высокой удельной мощностью.
Удельные ёмкости углеродных нанотрубок ниже удельных ёмкостей активированного нанопористого углеродного порошка Supra 30 голландской фирмы NORIT на 20-30%. Внутреннее сопротивление секций ионистора на основе углеродных нанотрубок ниже на 30-50% внутреннего сопротивления стандартных секций ионисторов, поэтому дальнейшие их исследования будут проводиться.
Выводы
На основе проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:
. Удельная ёмкость электродных материалов на основе фуллеренов относительно низкая, а внутреннее сопротивление самое высокое (более 10 Ом), поэтому в дальнейших исследованиях мы планируем изучение легированных фуллеренов обладающих металлической проводимостью и называемых фуллеритами.
. Углеродные материалы на основе нановолокон имеют высокие емкости, но наряду с этим у них наблюдается также относительно высокое внутреннее сопротивление, поэтому их дальнейшее совершенствование должно быть направлено на легирование с целью увеличения электронной проводимости, что позволило бы создать материал с рекордно высокой удельной энергией.
. Перспективными материалами для дальнейших исследований можно считать также одностенные углеродные нанотрубки. Внутреннее сопротивление секций ионистора на основе углеродных нанотрубок ниже на 30-50% внутреннего сопротивления стандартных секций ионисторов, что позволяет рассчитывать в перспективе на создание ионисторов с более высокой удельной мощностью.
Список литературы
1.В.Т. Ренне. Электрические конденсаторы. Госэнергоиздат, 1959 г.
2.B.E. Conway Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications. Kuwer-Plenum Publ. Co., New York, 1999.
3.А. Burke. (University of California-Devis) Key Issues for the Implementation and Marketing of Ultracapacitors in Vehicle Applications. 14th ISDLC.
4.Victor Kuznetsov, et al. US Patent 5,876,787, March 2, 1999 Process of manufacturing a porous carbon material and a capacitor having the same.
.M. Reimerink (Norit BV, Netherlands). Carbons Making Large DLCs Economically Feasible. ACWS 2003. г
6.Кузнецов В.П. и др. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): разработка и производство. Ж. Комопоненты и технологии, №6, 2005 г.
.Кузнецов В.П. и др. Конденсаторы с двойным электрическим слоем (ионисторы): новые разработки. Ж. Электрическое питание, №2, 2006 г.
8.B.E. Conway. (University of Ottawa, Canada). Pseudocapacitanse; its Nature and Relation to Double Layer Capacitance of Electrochemical Capacitors. 14th ISDLC.
9.В.П. Кузнецов и др. Ионисторы - электрохимические твердотельные элементы. Электронная промышленность, №8, 1975, с. 42-44.
.Укше Е.А., Букун Н.Г. Твердые электролиты / Е.А. Укше. - М.: Наука, 1977. - 175 с.
.Гуревич Ю.Я. Твердые электролиты / Ю.Я. Гуревич. - М.: Наука, 1986. - 176 с.
.Кузнецов В.П. и др. Разработка и исследование ионисторов на твердом электролите RbAg4I5. - Технический отчет по НИР Барьер-73, 1974, № гос. Рег. У05501.
.П. Саймон, Ю. Гогоци. Материалы для электрохимических конденсаторов. Nature Materials, 2008, vol 7.
.Кузнецов В.П., Компан М.Е. Ёмкостные характеристики нанопористых углеродных материалов в ионисторах на основе твердого электролита RbAg4I5. Ж. Электрохимия, 2009, том 45, №5, с. 574-577
.Рычагов А.Ю. Физико-химические свойства электродов на основе высокодисперсного углерода в условиях работы электрохимических конденсаторов: диссертация на соискание ученой степени кандидата наук: 02.00.05 / Рычагов А.Ю. - М., 2008. - 252 с.: ил. РГБ ОД.
.Дьячков П.И. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применение. - М.: Биком, 2006. - 293 с.
.Морозов С.В., Новоселов К.С., Гейм А.К. Электронный транспорт в графене УФН 178 776-780 (2008)
.Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки. Ж. Успехи физических наук. - 1997. - т. 167, №9 - с. 945-972.
.Белоусов В.П., Будтов В.П., Данилов О.Б., Мак А.А. Оптический Журнал, т. 64, №12, с. 3 (1997)
.А.В. Елецкий Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства, УФН, апрель2002 г., т. 172, №4, ст. 401
.А.В. Елецкий Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства, УФН, апрель2002 г., т. 172, №4, ст. 404
.А.В. Елецкий Углеродные нанотрубки, УФН, сентябрь 1997 г., т. 167, №9, с. 955
.А.В. Елецкий Углеродные нанотрубки, УФН, сентябрь 1997 г., т. 167, №9, с. 954
.Бочвар Д.А., Гальперн Е.Г. Докл. АН СССР, т. 209, №3, с. 610 (1973)
.Чернышева М.В. и др. Синтез и исследование нанокристаллов во внутренних каналах одностенных нанотрубок. Ж. Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология №1 (57) 2008<