Влияние размера пор углеродных материалов на характеристики гибридных суперконденсаторов в водном окислительно-восстановительном электролите
DOI:
https://doi.org/10.18321/cpc22(3)205-211Ключевые слова:
пористая структура, гибридный конденсатор, иодиды, двойной электрический слой, устройства накопления энергииАннотация
В данной работе исследуется влияние пористой структуры углеродных материалов на характеристики гибридных суперконденсаторов с использованием водного окислительно-восстановительного электролита 5M NaNO3 + 0,5M NaI. Были синтезированы три различных углеродных материала, включая активированный уголь из рисовой шелухи, углерод из цитрата магния и углерод, полученный с использованием темплата кремнезема. Оптимизация пористой структуры положительного электрода позволила достичь удельной емкости 403 Ф/г и удельной энергии 30 Вт‧ч/кг при плотности тока 0,5 А/г для ячейки с положительным электродом со средним размером пор 3,4 нм. Результаты экспериментов показали, что размер пор и площадь поверхности существенно влияют на способность удерживать иодиды, что, в свою очередь, определяет емкость и удельную энергию гибридного суперконденсатора. Использование активированного угля с порами менее 1 нм позволило достичь высокой энергетической эффективности в 79%.
Библиографические ссылки
(1). Liu N, Huo K (2013) Sci. Rep 3: 1919 https://doi.org/10.1038/srep01919.
(2). Simon P, Gogotsi Y (2008) Nat. Mater 7(11): 845-54. https://doi.org/10.1038/nmat2297.
(3). Kim BK, Sy S, Yu A, Zhang J (2014) John Wiley & Sons, Ltd: 1-25. https://doi.org/10.1002/9781118991978.hces112
(4). Conway BE (2013) Electrochemical supercapacitors: scientific fundamentals and technological applications, New York: Springer Science & Business Media. ISBN: 978-1-4757-3060-9.
(5). Buiel E (2006) Development of Lead-Carbon Hybrid Battery/Super capacitors / Proc. Advanced. Capacitor World Summit San Diego, CA P. 7-9.
(6). Yamazaki S, Ito T, Murakumo Y, Naitou M, Shimooka T, Yamagata M, Ishikawa M (2016) Journal of Power Sources 326: 580-586. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.04.021.
(7). Gómez-Romero P, Ayyad O, Suárez-Guevara J, Muñoz-Rojas D (2010) Journal of Solid State Electrochemistry 14(11): 1939-1945. https://doi.org/10.1007/s10008-010-1076-y.
(8). Akinwolemiwa B, Wei C, Yang Q, Yu L, Xia L, Hu D, Peng C, Chen GZ (2018) Journal of The Electrochemical Society 165: A4067-A4076. https://doi.org/10.1149/2.0031902jes
(9). Lu Z, Chang Z, Zhu W, Sun X (2011) Chem Commun 47: 9651-9653.https://doi.org/10.1039/c1cc13796d
(10). Lee J, Kruner B, Tolosa A, Sathyamoorthi S, Kim D, Choudhury S, Seo K-H, Presser V (2016) Energy Environ. Sci 9: 3392-3398. https://doi.org/10.1039/C6EE00712K.
(11). Senthilkumar ST, Selvan RK, Melo JS (2013)J. Mater. Chem. A 1: 12386-12394. https://doi.org/10.1039/c3ta11959a.
(12). Zang X, Shen C, Sanghadasa M, Lin L (2019) ChemElectroChem 6(4): 976–988. https://doi.org/10.1002/celc.201801225.
(13). Qin W, Zhou N, Wu C, Xie M, Sun H, Guo Y, Pan L (2020) ACS Omega 5(8): 3801-3808. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b04063.
(14). Amiri M, Bélanger D (2021) ChemSusChem 14(12): 2487-2500. https://doi.org/10.1002/cssc.202100550.
(15). Abbas Q, Nürnberg P, Ricco R, Carraro F, Gollas B, Schönhoff M (2021) Advanced Energy and Sustainability Research 2(12): 2100115. https://doi.org/10.1002/aesr.202100115.
(16). Luo J, Xiao G, Ding D, Chong X, Ren J, Bai B (2021) CeramicsInternational 47(21): Р. 29607-29619. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.07.130
(17). Lota G, Frackowiak E (2009) Electrochemistry Communications 11(1): 87-90. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2008.10.026.
(18). Pavlenko VV, Temirkulova KM, Zakharov AYu, Aubakirov YA, Ayaganov ZhE (2024) Eurasian Chemico-Technological Journal 25(4): 201-210. https://doi.org/10.18321/ectj1542.
(19). Suo LM, Borodin O, Gao T, Olguin M, Ho J, Fan XL, Luo C, Wang CS, Xu K (2015) Science 350 6263): 938-943. https://doi.org/10.1126/science.aab1595.
(20). Shao Y, El-Kady MF, Sun J, Li Y (2018) Chemical Reviews 118(18): 9233–9280. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00252.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
