Evaluación de las propiedades electroquímicas de los supercondensadores utilizando el sistema de tres electrodos

Resumen

El protocolo describe la evaluación de varias propiedades electroquímicas de los supercondensadores utilizando un sistema de tres electrodos con un dispositivo potenciostato.

Resumen

El sistema de tres electrodos es una plataforma analítica básica y general para investigar el rendimiento electroquímico y las características de los sistemas de almacenamiento de energía a nivel de material. Los supercondensadores son uno de los sistemas de almacenamiento de energía emergente más importantes desarrollados en la última década. Aquí, el rendimiento electroquímico de un supercondensador se evaluó utilizando un sistema de tres electrodos con un dispositivo potenciostato. El sistema de tres electrodos consistía en un electrodo de trabajo (WE), un electrodo de referencia (RE) y un contraelectrodo (CE). El WE es el electrodo donde se controla el potencial y se mide la corriente, y es el objetivo de la investigación. El RE actúa como referencia para medir y controlar el potencial del sistema, y el CE se utiliza para completar el circuito cerrado para permitir mediciones electroquímicas. Este sistema proporciona resultados analíticos precisos para evaluar parámetros electroquímicos como la capacitancia específica, la estabilidad y la impedancia a través de voltamperometría cíclica (CV), carga-descarga galvanostática (GCD) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS). Se proponen varios protocolos de diseño experimental mediante el control de los valores de los parámetros de la secuencia cuando se utiliza un sistema de tres electrodos con un dispositivo potenciostato para evaluar el rendimiento electroquímico de los supercondensadores. A través de estos protocolos, el investigador puede configurar un sistema de tres electrodos para obtener resultados electroquímicos razonables para evaluar el rendimiento de los supercondensadores.

Introducción

Los supercondensadores han atraído una enorme atención como fuentes de energía adecuadas para una variedad de aplicaciones, como dispositivos microelectrónicos, vehículos eléctricos (EV) y sistemas estacionarios de almacenamiento de energía. En aplicaciones de vehículos eléctricos, los supercondensadores se pueden utilizar para una aceleración rápida y pueden permitir el almacenamiento de energía regenerativa durante los procesos de desaceleración y frenado. En los campos de energía renovable, como la generación de energía solar¹ y la generación de energía eólica², los supercondensadores se pueden utilizar como sistemas ....

Protocolo

1. Fabricación de electrodo y supercondensador (Figura 1)

1. Preparar los electrodos antes del análisis electroquímico combinando el 80 % en peso (en peso) del material activo del electrodo (0,8 g de carbón activado), el 10 % en peso del material conductor (0,1 g de negro de humo) y el 10 % en peso del aglutinante (0,1 g de politetrafluoroetileno (PTFE)).
   1. Deje caer el isopropanol (IPA; 0.1-0.2 ml) en la mezcla mencionada anteriormente, luego extienda la mezcla finamente en una masa con un rodillo.
2. Antes de conectar el electrodo a la malla de acero inoxidable (SUS), co....

Resultados

Los electrodos se fabricaron de acuerdo con el paso 1 del protocolo (Figura 1). Se unieron electrodos delgados y homogéneos a la malla SUS con un tamaño de 1 cm² y un grosor de 0.1-0.2 mm. Después del secado, se obtuvo el peso del electrodo puro. El electrodo se sumergió en un electrolito acuoso de 2 M H₂SO₄, y se permitió que el electrolito impregnara suficientemente el electrodo antes de los análisis electroquímicos. La secuencia de producción y la configur.......

Discusión

Este estudio proporciona un protocolo para varios análisis utilizando un sistema de tres electrodos con un dispositivo potenciostato. Este sistema es ampliamente utilizado para evaluar el rendimiento electroquímico de los supercondensadores. Una secuencia adecuada para cada análisis (CV, GCD y EIS) es importante para obtener datos electroquímicos optimizados. En comparación con el sistema de dos electrodos que tiene una configuración simple, el sistema de tres electrodos está especializado para analizar supercondensadore.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Carbón activado	GS		Material activo
Electrodo Ag/AgCl	BASi	RE-5B	Electrodo de referencia
Negro de carbón	Hyundai		Material conductor
Desecador	Navimro
Máquina de prensado de electrodos	Rotech
	Extractor WonA Tech		Convertir programa (datos brutos a formato excel)
Isopropanol (IPA)	Samchun	I0346	Disolvente para fundir el aglutinante
Politetrafluoroetileno (PTFE)	Hyundai
Binder Potenciostat	WonA Tech	Zive SP1
Electrodo Pt	BASi	MW-018122017	Contraelectrodo
Matraz de reacción	Duran		Container para electrolito
SM6	WonA Tech		Programa de secuencia de ajuste y medición del resultado electroquímico
Ácido sulfúrico	Samshun	S1423	Malla electrolítica
SUS	Navimro Colector de corriente	Navimro
Tapón de teflón	WonA Tech		Tapón del continer de electrolito
Zman	WonA Tech		EIS program