Name: تلفيق من VB 2 / الخلايا الكهروكيميائية الهواء للاختبار (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-05T01:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: تعلم تصنيع بطاريات الهواء المعدنية عالية السعة باستخدام ثاني بوريد الفاناديوم كمادة أنودية. يوضح هذا البروتوكول تقييم الأداء الكهروكيميائي ومقارنته بالأنودات التقليدية.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

فإن الكتاب أود أن أنوه جائزة المؤسسة الوطنية للعلوم 1006568 لتمويل هذا المشروع.

1. إعداد نانو-VB 2 نانوية VB 2 يتم تصنيعه مباشرة من الفاناديوم عنصري البورون وعبر الكرة طحن في حصة الخلد 1:2. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف 50 مل كربيد التنغستن جرة طحن وعشرة 10 ملم التنغستن كرات كربيد. الجافة تحت الهواء في الفرن على 100 درجة مئوية لمدة 1 ساعة لضمان أن جميع المياه قد تبخرت. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> امسحي داخل جرة طحن لضمان عدم وجود بقايا يبقى، كرر الخطوة 1.1 إذا بقايا مرئيا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطهير غرفة انتظار لعلبة القفازات مع الأرجون 3X لمدة 10 دقيقة في كل مرة. نقل الجرة والطحن، والكرات، وملعقة نظيفة في صندوق قفازات مليئة الأرجون. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن من الفاناديوم ومساحيق البورون في 01:02 نسبة المولي، 0.500 غرام من الفاناديوم و0.212 ز البورون في جرة طحن، إضافة الكرات، وختم الجرة الطحن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة جرة طحن مختومة من صندوق قفازات، وضعه في طاحونة الكرة الكواكب تعيين إلى 600 دورة في الدقيقة و لمطحنة لمدة 4 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد completioن، والسماح للجرة طحن ليبرد إلى درجة حرارة الغرفة قبل إزالة من طاحونة الكرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطهير غرفة انتظار لعلبة القفازات مع الأرجون 3X لمدة 10 دقيقة في كل مرة. نقل الجرة والطحن، وقارورة أسفل جولة، فيلم البارافين، ملعقة، وشريط مغناطيسي في علبة القفازات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق طلاء أكسيد الزركونيوم للمعدة نانوية VB 2 على النحو التالي: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> داخل علبة القفازات جمع نانو VB 2 أعدت مسبقا باستخدام ملعقة إلى كشط جدران الجرة الطحن حتى يتم استرداد الجزء الأكبر من كتلة البداية. وزن ونقل جمعت نانو VB 2 في قارورة أسفل جولة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن من 3.5 في المئة من وزن كلوريد الزركونيوم مقارنة VB جمع 2 ثم قم بإضافة مسحوق إلى أسفل القارورة التي تحتوي على الجولة التي جمعت نانو VB 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة شريط مغناطيسي على القارورة، واستخدام فيلم البارافين ختم الافتتاح قبل إزالة من علبة القفازات. بدلا من ذلك،وقد استخدم الحاجز مع نتائج ما يعادل إزالة قارورة أسفل جولة من علبة القفازات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام حقنة 10 مل، ونقل 10 مل من ايثر في قارورة أسفل جولة. تغطية بسرعة الحفرة التي أنشأتها حقنة في الفيلم البارافين مع قطعة إضافية من parafilm. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مزيج القارورة على طبق من ضجة لمدة ساعة واحدة على الإعداد المتوسط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد ساعة واحدة، تتبخر ايثر المتبقية الخروج من نانو VB 2 باستخدام المبخر الدوار أو غيره من التكوين مضخة حتى المغلفة نانو VB 2 يظهر الجافة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد عنصر الزركون المغلفة نانو VB 2 جافة تماما، وجمع. </li></ol></li></ol> 2. إعداد المنحل بالكهرباء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد خليط من 4 M KOH و 4 M هيدروكسيد الصوديوم حل لاستخدامها بوصفها المنحل بالكهرباء. (ملاحظة: تأكد فقط ما يكفي لتستمر لبضعة أسابيع، كرر حسب الحاجة لتشكيل خلايا جديدة). تم استكشاف الشوارد هيدروكسيد مائي من هيدروكسيد الصوديوم وKOH في الماضي يتراوح تركيز ركضجينج من 8 إلى M المشبعة. مزيج من هيدروكسيد الصوديوم M 4 و 4 M KOH ينتج تحسن طفيف الأداء معدل مرتفع مقارنة النتائج السابقة باستخدام هيدروكسيد الصوديوم النقي بالكهرباء. </li></ol> 3. تفكيك الزنك / الهواء بطاريات راجع الجدول الحكام والمواد للحصول على تفاصيل حول الشركة المصنعة للبطارية ورقم الطراز. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح خلية الزنك / بضغط الهواء لتلفيق في وقت لاحق من VB 2 / خلايا الهواء. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء قطع في الشفة من غلاف الخلية عملة باستخدام كماشة قطع قطري. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجعيد الخارج ارتفع من الشفة إلى الخارج. بعد الذهاب تماما حول الخلية مرتين، ينبغي أن يكون من السهل لفتح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام شفرة حلاقة، ودفع ما يصل على حواف الغطاء ببطء، فرض بلطف فتح الخلية. ملاحظة: قد يستغرق لحظة للحصول على خلية مفتوحة. التحلي بالصبر والحرص على عدم كسر أو تلف أي جزء عند القيام بهذه الخطوة. سوف تحتاج الخلية إلى لا تزال سليمة. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد بطارية للاستخدام <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة يتم فتح الخلية إلى قسمين (الغطاء والقاع) تبدأ في إزالة بلطف مادة الأنود الزنك من الغطاء والقاع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة أكبر قدر ممكن الزنك الصلبة مع شفرة الحلاقة. لا تتخلص من أسفل، ومن المهم أن لا تضر أي أجزاء. فاصل (القاع) و(الجانبين) طوقا تشكيل تراكب مبهمة واحد التي يمكن بسهولة أن ثقب من الضغط أكثر من اللازم مع شفرة الحلاقة. سوف اختراق فاصل يؤدي إلى الإضرار الكاثود الهواء. بالإضافة إلى ذلك، إذا اختل طوقا يتم فقدان الموثوقية للخلية إلى أن تكون معزولة كهربائيا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام مسحة القطن يمسح بعناية الزنك المتبقية وبقايا من الغطاء والقاع والفاصل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيف قبالة قبعة وخارج الخلية مع ايزوبروبيل. </li></ol></li></ol> 4. إعداد 5 ماه الكهربائي العامل مع خليط 70/30 الجاف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> باستخدام عنصر الزركون توليفها المغلفة نانو VB 2 كما العتاد بالموقعAL، تزن من 0.0012 غ لكل القطب إلى أن تكون ملفقة (عادة 5 - يتم اختبار 10 خلايا في كل مرة) ونقل في هاون ومدقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 30٪ من وزنه 2 VB، 0.0005 غرام من غرافيتي الكربون الأسود (لكل قطب كهربائي)، إلى المادة الفعالة في هاون ومدقة وتطحن لمدة 30 دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضمان أنه لا توجد، مجموعات كبيرة من المواد المرئية وجمع مسحوق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن من حوالي 0.0017 غرام من الخليط 70/30-powder في قبعة القطب نظيفة باستخدام ملعقة. (إذا إعداد خلايا متعددة في وقت واحد، وإلا نقل المواد إلى الحد الأقصى مسرى). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة قطرة واحدة من الكحول الآيزوبروبيل إلى كل قبعة ومسحوق دوامة مع ملعقة أو غيرها المدببة الصغيرة حتى لا توجد كتل ويتم توزيعها بالتساوي التعليق عبر الجزء العلوي من الغطاء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسمح أقطاب لتجف لمدة 30 دقيقة. </li></ol> 5. الجمعية الخليوي VB 2 الهواء - الطريقة الجافة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تجميع الخلايا في الاتجاه المعاكس من الزنك / منظمة العفو الدوليةخلية R مع القطب العمل، وكأب، رأسا على عقب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تنظيم كل خلية (من 5-10 يجري اختبارها) في صفين، والقبعات في واحد وقيعان المقابلة في الآخر. تفتيش كل قبعة لضمان أن المواد الأنود ينتشر بالتساوي وليس تصدع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 27 ميكرولتر من 4 M KOH / 4 M هيدروكسيد الصوديوم المنحل بالكهرباء الخليط إلى كل فاصل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إزالة بلطف بالكهرباء الزائدة من قيعان استخدام القطن اللمس مرة واحدة فقط داخل القاع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعناية تأخذ كل من قيعان، تسليمهم، ووضعها على رأس قبعات بحيث أن المواد انوديك على اتصال مع المنحل بالكهرباء. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ممارسة الضغط وختم باستخدام الايبوكسي تجفيف سريع. </li></ol> 6. نانو VB 2 / الهواء اختبار الخلية، <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بمجرد الانتهاء من عملية التصنيع، وخلايا المكان على رف التفريغ أو حامل البطارية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تسمح كل خلية خطوة بقية الأولي من عشر دقائق للتأكد من أن الخلايا تتوازن قبل التفريغ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تفريغالخلايا في وزن ثابت من 3،000 Ω (أو الحمل البديل المطلوب) باستخدام اختبار البطارية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد الخطوة موازنة، واتخاذ قياس إمكانات الدائرة المفتوحة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم أداء تحت تحميل ثابت حتى يتم التوصل إلى وقف الجهد من 0.4 V. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ومن ثم يمكن حساب الكفاءة Coulombic عن طريق نسبة القدرة المقاسة مقارنة مع الأنود النظرية القدرة على التصريف أحد عشر الإلكترون من 4،060 كجم آه -1. </li></ol>

<ol><li>Linden, D., Reddy, T. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLinden%2C+D+%22Handbook+of+Batteries%22">Handbook of Batteries</a>. , 4th, McGraw-Hill. New York. (2010).</li>
<li>Rogulski, Z., Czerwin'ski, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathode+Modification+in+the+Leclanche%27+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Solid+State+Electrochemistry%22%5BJournal%5D)">Cathode Modification in the Leclanche' Cell.</a> Journal of Solid State Electrochemistry. 7, 118-121 (2003).</li>
<li>Neburchilov, V., Wang, H., Martin, J. J., Qu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+air+cathodes+for+zinc+-+air+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">A review on air cathodes for zinc - air fuel cells.</a> Journal of Power Sources. 195, 1271-1291 (2010).</li>
<li>Yu, X., Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+capacity+alkaline+super-iron+boride+battery%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochimica+Acta%22%5BJournal%5D)">High capacity alkaline super-iron boride battery.</a> Electrochimica Acta. 52, 8138-8143 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wang, B., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energetic+Iron%28VI%29+Chemistry%3A+The+Super-Iron+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Energetic Iron(VI) Chemistry: The Super-Iron Battery.</a> Science. 285, 1039-1042 (1990).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+aluminum+batteries%3A+a+step+towards+derivation+of+superbatteries%5BTitle%5D)+AND+%22Colloids+and+Surfaces+A%3A+Physicochemical+and+Engineering+Aspects%22%5BJournal%5D)">Novel aluminum batteries: a step towards derivation of superbatteries.</a> Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. , 134-241 (1998).</li>
<li>Licht, S., Myung, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluorinated+Graphites+as+Energetic+Cathodes+for+Nonaqueous+Al+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochem.+Solid-State+Lett%22%5BJournal%5D)">Fluorinated Graphites as Energetic Cathodes for Nonaqueous Al Batteries.</a> Electrochem. Solid-State Lett. 5, A160-A163 (2002).</li>
<li>Licht, S., Ghosh, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+power+BaFe%28VI%29O4%2FMnO2+composite+cathode+alkaline+super-iron+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Power+Sources%22%5BJournal%5D)">High power BaFe(VI)O4/MnO2 composite cathode alkaline super-iron batteries.</a> Journal of Power Sources. 109, 465-468 (2002).</li>
<li>Licht, S., Myung, N., Peramunage, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrahigh+Specific+Power+Electrochemistry%2C+Exemplified+by+Al%2FMnO4-+and+Cd%2FAgO+Redox+Chemistry%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Physical+Chemistry+B%22%5BJournal%5D)">Ultrahigh Specific Power Electrochemistry, Exemplified by Al/MnO4- and Cd/AgO Redox Chemistry.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 102, 6780-6786 (1998).</li>
<li>Licht, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aluminum%2FSulfur+Battery+Discharge+in+the+High+Current+Domain%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Aluminum/Sulfur Battery Discharge in the High Current Domain.</a> J. Electrochem. Soc. 144, L133-L136 (1997).</li>
<li>Gao, X. -P., Yang, H. -X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-electron+materials+for+high+energy+density+batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+and+Environmental+Science%22%5BJournal%5D)">Multi-electron materials for high energy density batteries.</a> Energy and Environmental Science. 3, 174-189 (2010).</li>
<li>Yang, H. X., Wang, Y. D., Ai, X. P., Cha, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metal+Borides%3A+Competitive+High+Capacity+Anode+Materials+for+Aqueous+Primary+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Metal Borides: Competitive High Capacity Anode Materials for Aqueous Primary Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State. 7, A212-A215 (2004).</li>
<li>Licht, S., Yu, X., Qu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+Alkaline+Redox+Couple%3A+Chemistry+of+the+Fe6%2B%2FB2-+Super-iron+Boride+Battery%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Novel Alkaline Redox Couple: Chemistry of the Fe6+/B2- Super-iron Boride Battery.</a> Chemical Communications. 2007, 2753-2755 (2007).</li>
<li>Licht, S., Wu, H., Yu, X., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renewable+Highest+Capacity+VB2%2FAir+Energy+Storage%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Communications%22%5BJournal%5D)">Renewable Highest Capacity VB2/Air Energy Storage.</a> Chemical Communications. 2008, 3257-3259 (2008).</li>
<li>Light, S., Ghosh, S., Wang, B., Jiang, D., Asercion, J., Bergmann, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanoparticle+Facilitated+Charge+Transfer+and+Voltage+of+a+High+Capacity+VB2+Anode%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State%22%5BJournal%5D)">Nanoparticle Facilitated Charge Transfer and Voltage of a High Capacity VB2 Anode.</a> Electrochemical and Solid-State. 14, 83-85 (2011).</li>
<li>Licht, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nano-VB2+Synthesis+from+Elemental+Vanadium+and+Boron%3A+Nano-VB2+Anode%2FAir+Batteries%5BTitle%5D)+AND+%22Electrochemical+and+Solid-State+Letters%22%5BJournal%5D)">Nano-VB2 Synthesis from Elemental Vanadium and Boron: Nano-VB2 Anode/Air Batteries.</a> Electrochemical and Solid-State Letters. 15, A12-A14 (2012).</li>
</ol>

الكتاب، كريس رودس، روبن لوبيز، Xuguang لى، ماهيش Waje، وماثيو مولينغز هم موظفون من شركة Lynntech

بناء VB 2 / بطارية الهواء بهذه الطريقة يوفر القدرة على دراسة وتحقيق في أحد عشر الإلكترونات في الجزيء نقل المسؤول الذي يحدث، مما يتيح إمكانية جديدة بطارية عالية السعة. النتائج التي تم الحصول عليها إذا لا تثبت النتائج استنساخه، وضمان أن جميع المواد الأنود الزنك تم إزالتها من البطارية، أن هناك تشتت حتى من المادة الفعالة على الغطاء، وأن الخلايا يتم لصقها بشكل صحيح من دون أي تسرب. في حالة استمرار حدوث المشكلة، تأكد من أن البطاريات هي باناسونيك 675 الزنك / الهواء خلايا مصنوعة...

الفاناديوم ثاني بوريد كما أنود لديها من بين أعلى المعدلات سعة الشحن الحجمي من أي مادة الأنود. هذا البروتوكول يقدم طريقة لدراسة هذه المواد الرائعة. وقد تم معدني الزنك ومادة الأنود السائد في النظم الأساسية مائي بسبب معدن الزنك العليا اثنين الإلكترون الحجمي والوزني قدرات التخزين تهمة من 5.8 كاه L -1 و 820 كجم آه -1، على التوالي. * البطارية الزنك الكربون، والمعروفة باسم وقدم الخلية لوكلانشيه، لأول مرة في القرن ال 19، الجمع بين الأنود الزنك مع ثاني أكسيد المنغنيز (جامع الحالية الكربون) الكاثود في كلوريد بالكهرباء 1. البطارية القلوية شيوعا يستخدم نفس الزوجين، ولكن يستبدل بالكهرباء كلوريد مع مادة قلوية مائية بالكهرباء هيدروكسيد. تتألف معا بطاريات الزنك والكربون والقلوية غالبية البطاريات الأولية تباع 1. عندما يتم استبدال الكاثود ثاني أكسيد المنغنيز في الخلية القلويةمن قبل الكاثود الهواء، ويتم تحقيق قدرات تخزين الطاقة أعلى بكثير. هذه البطارية الزنك في الهواء يستخدم الأكسجين من الهواء، وتوجد عادة في بطاريات السمع المساعدات 1-3. وقد ركز بحثنا لأعلى لتخزين قدرة البطارية على المواد التي يمكن نقل الإلكترونات متعددة لكل جزيء 4-11. من بين تشكيلة واسعة من الأزواج الأكسدة يتعين علينا استكشاف، VB 2 تبرز باعتبارها أنود القلوية استثنائية قادرة على إطلاق 11 الالكترونات في VB 2، مع الحجمي والوزني قدرات 20.7 كاه L -1 و 4060 كجم آه -1 على التوالي. * في عام 2004، يانغ وزملاء العمل ذكرت والتفريغ من VB 2، لكن وثقت أيضا المجال الموسعة التي VB 2 هو عرضة للتآكل في وسائل الإعلام القلوي 12. في عام 2007، وذكرت لنا أن الطلاء على VB 2 جسيمات يمنع هذا التآكل 13، مما أدى إلى مظاهرة من VB 2 / بضغط الهواء بattery في عام 2008 14. في هذه الورقة، نقدم بروتوكول يستخدم لتحقيق نظم المعادن / جوية جديدة توظف التكنولوجيا المتقدمة سابقا للخلية الزنك / بضغط الهواء على النحو المطبق في VB 2 / خلية الهواء. ويرد nanoscopicVB 2 الأنود كما عالية الطاقة ذات الطاقة العالية وكثافة القطب الموجب قادرة على اظهار رد فعل الأكسدة أحد عشر الإلكترون يقترب من القدرات الجوهرية النظرية من 4060 كجم آه -1 إلى زيادة الجهد البطارية وقدرة الحمل البطارية. يستخدم VB 2 / بضغط الهواء زوجين المنحل بالكهرباء القلوية من KOH / هيدروكسيد الصوديوم، وتوظيف نفس الكاثود الهواء الأكسجين المستخرج من الزنك / بضغط الهواء الخلية 1. لا يستهلك الكاثود electrocatalyst الكربون أثناء التفريغ. توجد حاجة لفهم أكبر لVB 2 / نظام الهواء من أجل زيادة تحسين أداء الخلية. خصائص وأداء نانوية VB 2 مواد يمكن استكشاف باستخدام Tكان تكوين خلية من الزنك / بضغط الهواء الخلية 15،16. الكهروكيميائية الاختبار لا يمكن أن يؤديها لنانوية VB 2 لمقارنة الأداء من خلال الكفاءة في المئة بنسب متفاوتة.

<table><tbody><tr><td colspan = "4" >MATERIALS</td></tr><tr><td>Boron</td><td>Alfa Aesar</td><td>11337</td><td></td></tr><tr><td>ثنائي إيثيل الأثير</td><td>جي تي بيكر</td><td>9244-06</td><td>4 لتر</td></tr><tr><td>إيبوكسي</td><td>لوكتايت</td><td></td><td>شديد التحمل 5 دقائق وقت الإعداد</td></tr><tr><td>كحول</td><td></td><td></td><td></td>الأيزوبروبيل</tr><tr><td>باناسونيك 675 زنك / خلية هوائية </td><td>باناسونيك</td><td>PR675H</td><td>صنع في اليابان ( ليس ألمانيا)</td></tr> <tr><td>C-NERGY Super C65</td><td>Timcal</td><td></td><td>الجرافيتي الكربون الأسود</td></tr><tr><td>الفاناديوم</td><td>ألدريتش</td><td>262935</td><td></td></tr><tr><td>الفاناديوم ثنائي البوريد</td><td>العناصر الأمريكية</td><td>12007-37-3</td><td></td></tr><tr><td>طيف</td><td>كلوريد الزركونيوم</td><td>Z20001</td><td></td></tr><tr> <td colspan = "4" ><قوي>تجهيز< قوي></td></tr> <tr><td>50 مل قارورة قاع مستديرة</td><td>فيشر Scientific Co LLC</td><td>CG151001</td><td></td></tr><tr><td>كماشة قطع قطرية</td> متجر <td></td><td></td><td>لاجهزة الكمبيوتر</td></tr><tr><td>لوحة ساخنة / تحريك</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS 7</td><td></td></tr><tr><td>صندوق قفازات</td><td>Labconco</td><td>Precision Basic</td><td></td></tr><tr><td>عشر كرات كربيد التنجستن مقاس 10 مم</td><td>Lab Synergy</td><td>55.0100.08</td><td></td></tr><tr><td>جرة طحن كربيد التنجستن</td><td>Lab Synergy</td><td>50.8600.00</td><td></td></tr><tr><td>ماكينة الحلاقة</td><td>شفرة متجر</td><td></td><td></td>لاجهزة</tr><tr><td>الكمبيوتر Retsch PM 100 مطحنة الكرة الكوكبية</td><td>Retsch</td><td>205400003</td><td></td></tr><tr><td>Stir bar</td><td>VWR International</td><td>58947-140</td><td></td></tr></tbody></table>

تلفيق من vb<sub&gt; 2</sub&gt; / الخلايا الكهروكيميائية الهواء للاختبار

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

ويقترح تقنية للتحقيق في خصائص وأداء متعدد الإلكترون النظم الجديدة المعادن / بضغط الهواء البطارية وقدم. ويرد طريقة لتوليف نانوية VB 2، وكذلك الإجراء خطوة بخطوة لتطبيق طلاء أكسيد الزركونيوم إلى VB 2 جسيمات لتحقيق الاستقرار عند التفريغ. يظهر عملية لتفكيك خلايا الزنك / بضغط الهواء الموجودة، في البناء بالإضافة إلى ذلك من القطب عمل جديدة لتحل محل الزنك / بضغط الهواء الأنود الخلية التقليدية مع لنانوية VB 2 الأنود. وأخيرا، ذكرت ابراء ذمة الانتهاء VB 2 / بطارية الهواء. وتبين لنا أن استخدام الخلايا الزنك / بضغط الهواء كسرير الاختبار هو مفيد لتوفير التكوين متسقة لدراسة أداء عالي الطاقة قدرة عالية نانوية VB 2 الأنود.

يتم تنفيذ الكهروكيميائية اختبار لتحديد أداء VB 2 / بطاريات الهواء. النتائج التي تم الحصول عليها للخلايا متعددة توفر الأدلة لاستنساخ أداء الخلية. الشكل 1 يقارن VB 2 / بطاريات الهواء خلال 3،000 أوم (يسار) و1،000 أوم (يمين) التفريغ. لاحظ أن الجهد التفريغ، وكذلك جزء من آه 4،060 كجم -1 القدرات الذاتية هو أعلى مع نانوية VB 2 الأنود مقارنة العيانية VB 2 خلية الأنود، وأن هذه الخلية يحتفظ أيضا كفاءة أعلى في معدل أعلى (...

ويرد بروتوكول لدراسة المعادن متعددة الإلكترون / نظم بطارية الهواء باستخدام التكنولوجيا المتقدمة السابقة للخلية الزنك / بضغط الهواء. ثم يتم تنفيذ اختبار الكهروكيميائية على البطاريات ملفقة لتقييم الأداء.

تلفيق من VB<sub&gt; 2</sub&gt; / الخلايا الكهروكيميائية الهواء للاختبار

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

الهدف العام من التجربة التالية هو إثبات قدرة عالية لبطارية معدنية هوائية باستخدام ثنائي بوريد الفاناديوم كمادة للمصعد بشكل قابل للتكرار. ويتم تحقيق ذلك من خلال تخليق نانو ثنائي بوريد الفاناديوم، والذي يمكنه إطلاق ما يصل إلى 11 إلكتروناً لكل جزيء ليحل محل معدن الزنك منخفض السعة في خلية الزنك الهوائية التقليدية، والتي يمكنها إطلاق إلكترونين فقط لكل جزيء. وكخطوة ثانية، يتم تفكيك خلية زنك هوائية تقليدية للسماح بإزالة مادة المصعد.بعد ذلك، يتم تجميع الخلية مجددًا باستخدام ثنائي بوريد الفاناديوم وقياس خصائص تفريغها. ويتم الحصول على النتائج المتعلقة بأداء وكفاءة بطارية الهواء التي تعمل بثنائي بوريد الفاناديوم. ومقارنةً بالحد الأقصى النظري، تظهر منصة اختبار موحدة وبشكل قابل للتكرار كثافة طاقة عالية لمواد الأنود في بطارية الهواء التي تعمل بثنائي بوريد الفاناديوم.تكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية، مثل قياس البصريات ثلاثي الأقطاب، في أنها تتيح لك سبر مادة الأنود مباشرة ودراسة خصائصها. وتساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة جوهرية في مجال تخزين الإلكترونات المتعددة من خلال توفير مسار مباشر لاختبار ودراسة المواد الجديدة. وبشكل عام، قد يواجه المبتدئون في هذه التقنية صعوبة في تفكيك خلية الزنك والهواء التجارية، نظراً لتعقيد تركيبها.يجب تنفيذ هذه العملية بدقة شديدة. يتم تخليق قطب Vanadium IDE نانوي الحجم عن طريق الطحن بالكرات. ولضمان النظافة في البداية، يتم تجفيف وعاء طحن من كربيد التنجستن سعة 50 milliliter و 10 كرات من كربيد التنجستن بقطر 10 millimeter في الهواء داخل فرن درجة حرارته 100 degree Celsius لمدة ساعة واحدة.عندما تبرد، امسح الجزء الداخلي من وعاء الطحن جيداً لضمان عدم بقاء أي رواسب. بعد ذلك، قم بتطهير الغرفة الملحقة لصندوق القفازات بغاز الأرجون ثلاث مرات لمدة 10 دقائق في كل مرة. ثم انقل وعاء الطحن والكرات وملعقة نظيفة إلى صندوق القفازات المملوء بالأرجون.زِن مساحيق الفاناديوم والبورون بنسبة مولية تتراوح بين 1:2 وضعها في وعاء الطحن. أضف الكرات إلى وعاء الطحن ثم أحكم إغلاقه. أخرج وعاء الطحن من الصندوق القفازي وضعه في مطحنة كرات كوكبية.اضبط الطاحونة على 600 RPM وقم بالطحن لمدة أربع ساعات. اترك وعاء الطحن ليبرد حتى يصل إلى درجة حرارة الغرفة قبل إخراجه من طاحونة الكرات. مرة أخرى، قم بتطهير الغرفة التمهيدية للصندوق القفازي باستخدام غاز الأرجون ثلاث مرات لمدة 10 دقائق في كل مرة، ثم انقل وعاء الطحن ودورقاً مستديراً وقشور البارافين وملعقة مسطحة وقضيب تحريك مغناطيسي إلى داخل الصندوق القفازي.لتطبيق طلاء أكسيد الزركونيا على ثنائي بوريد الفاناديوم؛ أولاً، استخدم ملعقة (spatula) لكشط جدران وعاء الطحن حتى يتم استعادة معظم الكتلة البادئة في قارب وزن. قم بوزن نانو ثنائي بوريد الفاناديوم الذي تم جمعه وانقله إلى دورق مستدير القاع.يتم وزن كلوريد الزركونيوم بنسبة 3.5% من الوزن مقارنة بـ ثنائي بوريد الفاناديوم المجموع، ثم يُضاف المسحوق إلى الدورق. ضع قضيب تحريك مغناطيسي في الدورق وأغلقه بإحكام باستخدام فيلم البارافين.أخرج الدورق من صندوق القفازات. استخدم حقنة سعة 10 milliliter لنقل 10 milliliters من dathyl ether إلى الدورق. قم بتغطية الثقب الذي أحدثته الحقنة بسرعة بقطعة إضافية من الغشاء.ضع الدورق على لوح تحريك وقم بالمزج لمدة ساعة واحدة على إعداد متوسط. بعد مرور ساعة، استخدم مبخرًا دوارًا لتبخير ما تبقى من dathyl ether من نانو vanadium diboride حتى يبدو جافًا. وبمجرد أن يجف تمامًا، يتم جمعه للاستخدام.في هذه المرحلة، يتم الحصول على هيدروكسيد البوتاسيوم بتركيز 8 مولار المحضر حديثاً، وإلكتروليت هيدروكسيد الصوديوم المكون من هيدروكسيد البوتاسيوم بتركيز 4 مولار وهيدروكسيد الصوديوم بتركيز 4 مولار. يتم فتح خلية الزنك-هواء باستخدام زرادية قطع قطرية لإحداث قطع في حافة غلاف الخلية القرصية، ثم يتم ثني الحواف الخارجية للحافة نحو الخارج.قم بالدوران حول الخلية بالكامل مرتين، وعند هذه النقطة سيكون من السهل فتحها. استخدم شفرة حلاقة للدفع ببطء على حواف الغطاء وفتح الخلية برفق. كن صبوراً وحذراً لعدم إتلاف أو كسر أي جزء خلال هذه الخطوة.بمجرد فصل الخلية إلى قطعتين، القاعدة التي تحتوي على الفاصل والغطاء، استخدم شفرة حلاقة لإزالة أكبر قدر ممكن من مادة مصعد الزنك من كلا الجزأين برفق. لا تقم بكشط القاعدة. من المهم عدم إتلاف أي من الأجزاء.استخدم مسحة قطنية لمسح ما تبقى من الزنك والرواسب بعناية من الجزء السفلي للغطاء والفاصل. نظف الغطاء والجزء الخارجي من الخلية باستخدام كحول الإيزوبروبيل. ابدأ في تصنيع الأقطاب الكهربائية بوزن 1.2 milligrams من diboride vanadium المغلف بالزركونيوم لكل قطب كهربائي.انقل هذا إلى هاون ومدقة. أضف كتلة من أسود الكربون IC تعادل 30% من إجمالي المادة الأنودية إلى الهاون والمدقة واطحنها لمدة 30 دقيقة. عند الانتهاء من الطحن، تأكد من عدم وجود تكتلات كبيرة مرئية من المادة قبل جمع المسحوق.انقل حوالي 1.7 milligrams من خليط المسحوق 70 30 إلى كل غطاء قطب كهربائي نظيف، وذلك باستخدام ملعقة مسطحة (spatula). أضف قطرة واحدة من isopropyl alcohol إلى كل غطاء، وقم بتحريك المسحوق باستخدام طرف مدبب صغير حتى تختفي جميع التكتلات، ويتوزع المعلق بشكل متساوٍ على سطح الغطاء.اترك الأقطاب الكهربائية لتجف لمدة 30 دقيقة. بعد ذلك، ضع كل خلية مع غطائها المقلوب بجانب قاعدتها المقابلة. افحص كل غطاء للتأكد من توزيع مادة المصعد بشكل متساوٍ وعدم وجود تشققات بها.أضف 27 µL من خليط الإلكتروليت إلى كل قاعدة. استخدم مسحة قطنية وقم بالتربيت مرة واحدة في القواعد لإزالة الإلكتروليت الزائد برفق. ارفع كل قاعدة بعناية، واقلبها ثم ضعها فوق الغطاء بحيث تكون المادة الأنودية ملامسة للإلكتروليت.قم بتسليط الضغط والإغلاق باستخدام إيبوكسي سريع الجفاف. وبمجرد اكتمال عملية التصنيع، ضع الخلايا على رف التفريغ واتركها ترتاح لمدة 10 دقائق لضمان التوازن قبل البدء في التفريغ. بعد ذلك، قم بقياس جهد الدائرة المفتوحة.بعد ذلك، قم بقياس تفريغ الخلية عند حمل ثابت قدره 3000 ohms باستخدام جهاز اختبار البطارية. تظهر هنا النتائج الممثلة بيانياً لعدة خلايا أثناء التفريغ تحت حمل قدره 3000 ohms. يوضح المحور الرأسي الجهد الكهربائي.يوضح المحور الأفقي كفاءة التفريغ، والتي تُمثل نسبة مئوية من السعة النظرية القصوى البالغة 4, 060 ampu hour kilogram⁻¹. وتتوافق المنحنيات العلوية مع الخلايا التي تحتوي على ثنائي بوريد الفاناديوم النانوي، وتظهر هذه المنحنيات جهود تفريغ أعلى وسعة ذاتية أعلى مقارنة بالمنحنيات السفلية، التي تتوافق مع الخلايا التي تحتوي على ثنائي بوريد الفاناديوم العياني.يظهر هنا مخطط مماثل لحمل قدره 1000 ohm. ومرة أخرى، تظهر الخلايا التي تحتوي على المادة النانوية أداءً أفضل. ويوفر كلا الشكلين دليلاً على قابلية تكرار النتائج.يوضح هذا المخطط أن الجهد هو دالة في الزمن لخلية تحتوي على ثاني أكسيد الفاناديوم الكلي باللون الأزرق مقارنة بأداء الخلية الفارغة باللون الأحمر. وتُظهر هذه البيانات تفريغ خلية تحتوي على 20 milliamp hours من مادة مصعد الزنك. لإجراء هذا القياس.تم أولاً تفريغ خلية بطارية خارصين ثم أُعيد إدخال الخارصين إليها. يوضح هذا مدى ملاءمة البطارية المنظفة كمنصة اختبار لمصعد ثاني أكسيد الفاناديوم. هنا يتم مقارنة منحنى خلية ثاني أكسيد الفاناديوم الكلي باللون الأخضر مع خلية تحتوي على مصعد مكون من الكربون المكبوس فقط.تُظهر هذه الصورة النهائية أداء خلية من ديوريت الفاناديوم تحتوي على شوائب من الزنك بشكل متعمد. في ملاحظة العقدة، تظهر هضاب التفريغ. ويُعد غياب هذه الهضاب في الخلايا التي تم إنتاجها وفقاً للبروتوكول دليلاً على أنها لا تحتوي على تلوث كبير بالزنك.من خلال اتباع هذا الإجراء، يمكن إجراء طرق أخرى مثل مطيافية الممانعة الكهربائية من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل المقاومة الداخلية في الإلكتروليت والمادة المضادة.

fabrication-of-vb2air-cells-for-electrochemical-testing

Research

JoVE Journal

Engineering

الهندسة

هذا البروتوكول يصف كيفية توليد كهربائية من الألياف الكربونية. تستخدم لاحقا لكشف الأقطاب الافراج الكاتيكولامينات من الحويصلات مع amperometry ألياف الكربون.

تصنيع أقطاب Amperometric

يوصف بروتوكول لبناء واختبار خلايا عملة من بطاريات ليثيوم أيون. وتعرض لإجراءات محددة لجعل القطب العمل، وإعداد القطب المضاد، وتجميع خلية داخل صندوق قفازات واختبار الخلية.

بناء واختبار خلايا كوين من بطاريات ليثيوم ايون

وصفنا تصميم وبناء خلية كهروكيميائية لفحص المواد الكهربائي باستخدام الموقعي حيود النيوترونات مسحوق (NPD) في. نحن أعلق بإيجاز على بديل تصاميم خلية NPD في الموقع ومناقشة أساليب لتحليل المقابلة بيانات NPD الموقع المنتجة باستخدام هذه الخلية في.

في الموقع النيوتروني مسحوق حيود عن طريق تفصيل بطاريات ليثيوم أيون

يتم تقديم بروتوكول للاختبار الكهروكيميائي لبطارية Li-O2 aprotic مع تحضير الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات ومقدمة لطرق التوصيف المستخدمة بشكل متكرر هنا.

بروتوكول الكهروكيميائية اختبار وتوصيف ابروتوني لي-O<sub&gt; 2</sub&gt; البطارية

ناضح الإجهاد يؤثر على الرقابة، ومبلغ العصبي أثناء هذه العملية. ونحن تبين كيفية الجمع بين الطرق الكهروكيميائية جنبا إلى جنب مع مجهر إلكتروني يمكن استخدامها لدراسة تأثير الضغط الاسموزي خارج الخلية على نشاط الرقابة وحويصله كانتال حجم ومقدار العصبي صدر خلال الرقابة.

رصد أثر الإجهاد ناضح على الحويصلات الافرازية والرقابة

نقدم هنا، على بروتوكول لتصنيع وإعداد خلية سائل الجرافين في الموقع انتقال الميكروسكوب الإلكتروني المراقبة، جنبا إلى جنب مع توليفة من المواد الكهربائي واختبارات خلية البطارية الكهروكيميائية.

إعداد خلايا السائل الجرافين لمراقبة المواد بطارية ليثيوم أيون

تصف هذه المقالة عملية تصنيع سريعة وبسيطة للمواد المركبة النشطة الكهروميكانيكية الأيونية للآلات في تطبيقات الطب الحيوي والمحاكاة الحيوية والروبوتات الناعمة. يتم وصف خطوات التصنيع الرئيسية ، وأهميتها للخصائص النهائية للشركات المحركة ، وبعض تقنيات التوصيف الرئيسية بالتفصيل.

تصنيع الاكتورات اللينة الفعالة الكهربية الفعالة من الكربون

تظهر هنا طريقة للنمط الظاهري للخلايا المفردة ميكانيكيا باستخدام منصة موائع دقيقة قائمة على الإلكترونيات تسمى استشعار العقدة الميكانيكية (mechano-NPS). تحافظ هذه المنصة على إنتاجية معتدلة من 1-10 خلايا / ثانية مع قياس كل من الخصائص الفيزيائية الحيوية المرنة واللزجة للخلايا.

استشعار ميكانو-نود-مسام: منصة سريعة وخالية من الملصقات لقياسات لزجة مرنة أحادية الخلية متعددة المعلمات

يصف البروتوكول كيفية مراقبة الأحداث الكهروكيميائية على الجسيمات النانوية المفردة باستخدام مطيافية وتصوير تشتت رامان المعزز بالسطح.

تتبع الكيمياء الكهربائية على الجسيمات النانوية المفردة باستخدام مطيافية تشتت رامان المحسنة السطح والفحص المجهري

يظهر هنا بروتوكول لاختبار التعب الميكانيكي في حالة خلايا الدم الحمراء البشرية باستخدام نهج التشوه الكهربائي المعدل السعة. يمكن استخدام هذا النهج العام لقياس التغيرات المنهجية في الخصائص المورفولوجية والميكانيكية الحيوية للخلايا البيولوجية في تعليق من التشوه الدوري.

تشوه كهربائي معدل السعة لتقييم التعب الميكانيكي للخلايا البيولوجية

تعلم تصنيع بطاريات الهواء المعدنية عالية السعة باستخدام ثاني بوريد الفاناديوم كمادة أنودية. يوضح هذا البروتوكول تقييم الأداء الكهروكيميائي ومقارنته بالأنودات التقليدية.

تلفيق من VB

استكشف المزيد من الفيديوهات