Methodenartikel

Bewertung der elektrochemischen Eigenschaften von Superkondensatoren mit dem Drei-Elektroden-System

DOI:

10.3791/63319

⸱

7. Januar 2022

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1School of Chemical Engineering and Materials Science, Department of Intelligent Energy and Industry, Chung-Ang University

In diesem Artikel

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Das Protokoll beschreibt die Bewertung verschiedener elektrochemischer Eigenschaften von Superkondensatoren unter Verwendung eines Drei-Elektroden-Systems mit einem Potentiost-Bauelement.

Zusammenfassung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Das Drei-Elektroden-System ist eine grundlegende und allgemeine analytische Plattform zur Untersuchung der elektrochemischen Leistung und Eigenschaften von Energiespeichersystemen auf Materialebene. Superkondensatoren sind eines der wichtigsten aufstrebenden Energiespeichersysteme, die in den letzten zehn Jahren entwickelt wurden. Hier wurde die elektrochemische Leistung eines Superkondensators unter Verwendung eines Drei-Elektroden-Systems mit einer Potentiost-Vorrichtung bewertet. Das Drei-Elektroden-System bestand aus einer Arbeitselektrode (WE), einer Referenzelektrode (RE) und einer Gegenelektrode (CE). Das WE ist die Elektrode, in der das Potential kontrolliert und der Strom gemessen wird, und es ist das Ziel der Forschung. Der RE dient als Referenz für die Messung und Kontrolle des Potenzials des Systems, und der CE wird verwendet, um den geschlossenen Kreislauf zu vervollständigen, um elektrochemische Messungen zu ermöglichen. Dieses System liefert genaue Analyseergebnisse zur Bewertung elektrochemischer Parameter wie der spezifischen Kapazität, Stabilität und Impedanz durch zyklische Voltammetrie (CV), galvanostatische Ladungsentladung (GCD) und elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS). Mehrere experimentelle Designprotokolle werden vorgeschlagen, indem die Parameterwerte der Sequenz kontrolliert werden, wenn ein Drei-Elektroden-System mit einem Potentiost-Gerät verwendet wird, um die elektrochemische Leistung von Superkondensatoren zu bewerten. Durch diese Protokolle kann der Forscher ein Drei-Elektroden-System einrichten, um vernünftige elektrochemische Ergebnisse zur Beurteilung der Leistung von Superkondensatoren zu erhalten.

Einleitung

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Superkondensatoren haben als geeignete Energiequellen für eine Vielzahl von Anwendungen wie mikroelektronische Geräte, Elektrofahrzeuge (EVs) und stationäre Energiespeichersysteme enorme Aufmerksamkeit erregt. In EV-Anwendungen können Superkondensatoren zur schnellen Beschleunigung eingesetzt werden und die Speicherung regenerativer Energie während der Verzögerungs- und Bremsprozesse ermöglichen. In Bereichen der erneuerbaren Energien, wie der solaren Stromerzeugung 1 und der Windkrafterzeugung2, können Superkondensatoren als stationäre Energiespeicher eingesetzt werden 3,4.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Herstellung von Elektrode und Superkondensator (Abbildung 1)

  1. Bereiten Sie die Elektroden vor der elektrochemischen Analyse vor, indem Sie 80 Gewichts- (Gew.)% des elektrodenaktiven Materials (0,8 g Aktivkohle), 10 Gew.-% des leitfähigen Materials (0,1 g Ruß) und 10 Gew.-% des Bindemittels (0,1 g Polytetrafluorethylen (PTFE)) kombinieren.
    1. Isopropanol (IPA; 0,1-0,2 ml) in die oben genannte Mischung fallen lassen und dann die Mischung dünn in einen Teig mit einer Walze verteilen.
  2. Bevor Sie die Elektrode an einem Edelstahlgewebe (SUS) befestigen, schneiden Sie das S....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Elektroden wurden nach Protokollschritt 1 gefertigt (Abbildung 1). Dünne und homogene Elektroden wurden an SUS-Maschen mit einer Größe von 1 cm 2 und 0,1-0,2 mm Dicke angebracht. Nach dem Trocknen wurde das Gewicht der reinen Elektrode erhalten. Die Elektrode wurde in einen 2 MH2 SO4 wässrigen Elektrolyten eingetaucht, und der Elektrolyt durfte die Elektrode vor den elektrochemischen Analysen ausreichend durchdringen. Der Produktionsablauf und die Systeme.......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Studie liefert ein Protokoll für verschiedene Analysen mit einem Drei-Elektroden-System mit einem Potentiost-Gerät. Dieses System wird häufig verwendet, um die elektrochemische Leistung von Superkondensatoren zu bewerten. Eine geeignete Sequenz für jede Analyse (CV, GCD und EIS) ist wichtig, um optimierte elektrochemische Daten zu erhalten. Im Vergleich zum einfach aufgebauten Zwei-Elektroden-System ist das Drei-Elektroden-System auf die Analyse von Superkondensatoren auf Materialebene15 spe.......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Danksagungen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Diese Arbeit wurde vom Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP) und dem Ministerium für Handel, Industrie und Energie (MOTIE) der Republik Korea (Nr. 20214000000280) sowie dem Chung-Ang University Graduate Research Scholarship 2021 unterstützt.

....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
AktivkohleGSAktivmaterial
Ag/AgCl-ElektrodeBASiRE-5BReferenzelektrode
RußHyundaiLeitfähiges Material
ExsikkatorNavimro
ElektrodenpressmaschineRotech
ExtraktorWonA TechProgramm konvertieren (Rohdaten in Excel-Form)
Isopropanol (IPA)SamchunI0346Lösungsmittel zum Schmelzen des Bindemittels
Polytetrafluorethylen (PTFE)HyundaiBinder
PotentiostatWonA TechZive SP1
Pt-ElektrodeBASiMW-018122017Gegenelektrode
ReaktionskolbenDuranContainer für Elektrolyt
SM6WonA TechProgramm zur Einstellung der Reihenfolge und Messung des elektrochemischen
Ergebnisses SchwefelsäureSamshunS1423Elektrolyt
SUS NetzNavimroStromkollektor
TeflonkappeWonA TechKappe des Elektrolytkontiners
ZmanWonA Tech EISProgramm

Referenzen

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. El-Kady, M. F., et al. Engineering three-dimensional hybrid supercapacitors and microsupercapacitors for high-performance integrated energy storage. Proceedings of the National Academy of Sciences. 112 (14), 4233(2015).
  2. Gee, A. M., Robinson, F. V. P., Dunn, R. W.

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Genehmigung beantragen, um den Text oder die Abbildungen dieses JoVE-Artikels zu verwenden

Genehmigung beantragen

Schlagwörter

Evaluation von SuperkondensatorenPotentiostaten Ger tZyklische Voltammetriegalvanostatische Lade Entladungs Messungelektrochemische Impedanzspektroskopiespezifische Kapazit tElektrodenpr parationEnergiespeichersysteme

Verwandte Artikel