Name: המצאה של VB 2 / תאי אוויר לבדיקת אלקטרוכימי (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-08-05T01:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 4 s
Description: חקור סינתזה ואפיון אלקטרוכימי של סוללות מתכת/אוויר המבוססות על ונדיום דיבוריד כחומר אנודה. השיטה מדגימה צפיפות אנרגיה גבוהה ויכולת שחרור של 11 אלקטרונים למולקולה.

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

המחברים מבקשים להודות למדע פרס קרן 1006568 הלאומי למימון פרויקט זה.

1. הכנת ננו VB 2 הננוסקופי VB 2 מסונתז ישירות מהיסודות ונדיום וורון באמצעות כדור בטחינת מנת שומה 1:2. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יש לנקות את צנצנת 50 מ&quot;ל טונגסטן קרביד טחינה ועשרה כדורי טונגסטן קרביד של 10 מ&quot;מ. יבש תחת אוויר בתנור בחום של 100 מעלות צלזיוס במשך שעה 1 כדי להבטיח שכל המים מתאדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את החלק הפנימי של צנצנת הטחינה כדי להבטיח שאין שאריות נשארה, חזור על שלב 1.1 אם השאריות היא גלויות לעין. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטהר את חדר ההמתנה של תא כפפות עם הארגון 3x במשך 10 דקות בכל פעם. העבר את צנצנת הטחינה, כדורים, ומרית נקיות לתוך תא הכפפות מלאות הארגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את נדיום ואבקות ורון ביחס טוחנת 1:2 0.500 גרם של ונדיום וורון 0.212 גרם לצנצנת הטחינה, להוסיף את הכדורים, ולאטום את צנצנת הטחינה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את צנצנת הטחינה אטומה מתא הכפפות, מקום אותו לתוך טחנת כדור פלנטריים להגדיר עד 600 סל&quot;ד ועד לטחנת 4 שעות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר completion, לאפשר את צנצנת הטחינה להתקרר לטמפרטורת חדר לפני הסרת מטחנת הכדור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטהר את חדר ההמתנה של תא כפפות עם הארגון 3x במשך 10 דקות בכל פעם. העבר את צנצנת הטחינה, בקבוק תחתית עגול, סרט פרפין, מרית, ובר ומערבבים מגנטי לתוך תא הכפפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל ציפוי תחמוצת זירקוניום לVB הננוסקופי מוכנים 2 כדלקמן: <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך תא ההכפפות לאסוף 2 ננו VB הכינו בעבר בעזרת מרית כדי לגרד את קירות צנצנת הטחינה ועד לחלק הארי של המסה מתחילה כבר התאושש. לשקול ולהעביר נאספו ננו VB 2 לתוך בקבוק תחתית עגול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את משקליו של 3.5 אחוזים בהשוואה לזירקוניום כלוריד VB נאסף 2 ולאחר מכן להוסיף את האבקה לבקבוק תחתית העגולה המכיל את אסף ננו VB 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף בר מערבבים מגנטיים לבקבוק ובאמצעות סרט פרפין לאטום את הפתח לפני הסרת מתא הכפפות. לחלופין,מחיצה כבר בשימוש עם תוצאות שווה ערך הסירו את בקבוק תחתית העגול מתא הכפפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מזרק 10 מ&quot;ל, להעביר 10 מ&quot;ל של אתר diethyl לתוך בקבוק תחתית העגול. במהירות לכסות את החור שנוצר על ידי המזרק בסרט פרפין עם חתיכה נוספת של Parafilm. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את הבקבוק על צלחת ומערבבים במשך שעה אחת בהגדרה בינונית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שעה, להתאדות מאתר diethyl הנותר של 2 ננו VB באמצעות מאייד סיבובי או תצורת משאבה אחרת עד מצופים ננו VB 2 מופיעים יבשים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר Zr המצופה ננו VB 2 הוא יבש לחלוטין, לאסוף. </li></ol></li></ol> 2. הכנה של אלקטרוליט <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן תערובת של 4 4 פתרון M NaOH לשימוש כאלקטרוליט M KOH ו. (הערה: רק לעשות מספיק כדי להימשך כמה שבועות, חזור לפי צורך כדי ליצור תאים חדשים). אלקטרוליטים הידרוקסיד מימיים של NaOH ו Koh נחקרו בעבר בריכוז הנע רצוגינג של ז 8 לרוויים. שילוב של 4 M NaOH ו4 M KOH מניב ביצועים משופרים באופן שולי שיעור גבוה בהשוואה לתוצאות קודמות באמצעות NaOH אלקטרוליט טהור. </li></ol> 3. פירוק סוללות אבץ / אוויר עיין בטבלה של עוצרים וחומרים לפרטים אודות יצרן הסוללה ומספר דגם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתיחת תא האבץ / אוויר לייצור מאוחר יותר של VB 2 / תאי אוויר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יצירת חתך בשפתו של מעטפת התא בגודל המטבע באמצעות צבת חיתוך אלכסונית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסלסל מחוץ קצוות של שפתיים כלפי חוץ. אחרי הולך לחלוטין מסביב לתא פעמיים, זה צריך להיות קל לפתיחה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות סכין גילוח, לדחוף מעלה בשולי הכובע לאט, בעדינות בכח לפתוח את התא. הערה: זה עלול לקחת זמן מה כדי לקבל את התא פתוח. היה סבלני ונזהר שלא לפגוע בסדק או כל חלק כאשר עושים את הצעד הזה. התא צריך להישאר ללא פגע. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מכין את הסוללה לשימוש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהתא נפתח לשני חלקים (כובע והתחתון) מתחיל להסיר את חומר האנודה האבץ בעדינות מכובע ובתחתית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר כאבץ מוצק כמה שיותר עם סכין הגילוח. לא לגרד את התחתית, הוא חשוב לא לפגוע בחלקים. המפריד (תחתון) ואת אטם (צדדים) יוצרים שכבה אטומה אחת שיכול בקלות להיות ניקב על ידי יותר מדי לחץ החלת עם סכין הגילוח. פירסינג המפריד יגרום נזק לקתודת האוויר. בנוסף, אם האטם מופר האמינות של התא להיות מבודדים חשמלי הולכת לאיבוד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות מקלון צמר גפן לנגב את השאריות ואבץ שנותר מהכובע, התחתון, ומפריד בזהירות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נקה את הפקק ומחוץ לתא עם אלכוהול רפואי. </li></ol></li></ol> 4. הכנה של אלקטרודה 5 מיליאמפר עבודה עם תערובת 70/30 יבשה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש מסונתז מצופה Zr ננו VB 2 כmateri הפעילהאל, לשקול את 0.0012 גרם לכל אלקטרודה להיות מפוברק (בדרך כלל 5 - 10 תאים נבדקים בכל פעם) ולהעביר לתוך מכתש ועלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 30% מVB שקל 2, 0.0005 גרם של פחמן שחור גריפיט (לאלקטרודה), לחומר הפעיל במכתש ועלי ולטחון למשך 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שאין אשכולות גדולים, נראים לעין של חומר ולאסוף אבקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול את כ 0.0017 גרם של תערובת 70/30-powder לכובע האלקטרודה נקי בעזרת מרית. (אם מכין מספר תאים בכל פעם, אחרת תעביר את החומר לכובע אלקטרודה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף טיפה אחת של אלכוהול רפואי לכל כובע ואבקת מערבולת עם מרית או קצה מחודד קטן אחר עד שאין גושים והשעיה מופצת באופן שווה לרוחב החלק העליון של הכובע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר אלקטרודות לייבוש למשך 30 דקות. </li></ol> 5. עצרת סלולרי VB 2-אוויר - שיטה יבש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרכיב תאים בכיוון הפוך מהאבץ / aiתא R עם אלקטרודה עובדת, כובע, במהופך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ארגן את כל תא (5 - 10 שנבדקו) בשתי שורות, את הפקקים באחת והתחתית המקבילה בצד השני. בדוק כל אחד כובע על מנת להבטיח כי חומר האנודה הוא להתפשט באופן שווה ולא נסדק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 27 μl של 4 מ &#39;KOH / 4 M תערובת אלקטרוליטים NaOH לכל מפריד. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות להסיר אלקטרוליט העודף מהתחתית בעזרת צמר גפן מספיג רק פעם אחת בתוך התחתית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקחת בזהירות כל אחד מהתחתי, פונה עליהם, ומניח אותם על גבי כובעים כך שחומר anodic הוא במגע עם אלקטרוליט. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> החל לחץ ולאטום באמצעות אפוקסי מתייבש במהירות. </li></ol> 6. בדיקת Nano-VB 2 / אוויר נייד <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שתהליך הייצור הושלם, תאי מקום על מדף פריקה או בעל סוללה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אפשר לכל אחד מתאים צעד שאר ראשוני של עשר דקות כדי לוודא שהתאים לאזן לפני הפריקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוקתאים בעומס קבוע של 3,000 Ω (או עומס רצוי אלטרנטיבי) באמצעות בוחן סוללה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שלב האיזון, לקחת מדידת הפוטנציאל במעגל הפתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפרוק לאחר מכן, תחת עומס קבוע עד הפסקת מתח של 0.4 וולט הוא הגיע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יעילות Coulombic אז יכולה להיות מחושבת על ידי אחוז מהיכולת הנמדדת לעומת האנודה התיאורטית יכולת הפריקה אחת עשרה ואלקטרונים של 4060 ק&quot;ג אה -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>

המחברים, כריס רודס, ראובן לופז, Xuguang לי, מאהש Waje, ומאלינגס מתיו הם עובדי Lynntech בע&quot;מ

בנייה של VB 2 / הסוללה אוויר בדרך זו מספקת את היכולת ללמוד ולחקור את אחד עשרה אלקטרונים להעברת תשלום מולקולה שמתרחש, מה שמאפשר את האפשרות לסוללה בקיבולת גבוהה חדשה. אם תוצאות שהתקבלו לא להפגין תוצאות לשחזור, להבטיח כי כל חומר האנודה האבץ הוסר מהסוללה, שיש פיזור שווה של חומר פעיל בכובע, וכי התאים מודבקים כהלכה ללא כל הדלפות. אם בעיה ממשיכה להתרחש, להבטיח כי את הסוללות הן 675 תאי אבץ / אוויר Panasonic תוצרת יפן לא בגרמניה. האטם של תא יפני אמור להופיע אטום ומחובר למפריד כי...

diboride נדיום כהאנודה יש בין נפח קיבולת הטעינה הגבוהה ביותר של כל חומר האנודה. פרוטוקול זה מציג שיטה ללימוד החומר המרתק הזה. אבץ מתכתי כבר את חומר האנודה השלטת במערכות עיקריות מימיות בשל אבץ של המתכת הגבוהה שני אלקטרונים נפחית ויכולות אחסון מטען gravimetric של 5.8 קה ל -1 ק&quot;ג ואה 820 -1, בהתאמה. * סוללת אבץ פחמן, המכונה תא Leclanché, הוצג לראשונה בסוף המאה ה -19, המשלב האנודה אבץ עם דו תחמוצת מנגן (אספן נוכחי פחמן) קתודית בכלוריד 1 אלקטרוליט. הסוללה בסיסית המשותפת מנצלת אותו הזוג, אבל מחליפה את האלקטרוליט כלוריד עם אלקטרוליט הידרוקסיד אלקלי מימית. יחד סוללות אבץ פחם ואלקליין מהוות את הרוב המכריע של סוללות ראשוניות נמכר 1. כאשר הקתודה דו תחמוצת מנגן בתא בסיסי מוחלפתעל ידי קתודה אוויר, יכולות אחסון אנרגיה גבוהות יותר באופן משמעותי מושגות. סוללת אבץ אוויר זה מנצל חמצן מהאוויר, והוא נמצא בדרך כלל בסוללות מכשיר שמיעה 1-3. החיפוש שלנו לאחסון סוללה קיבולת גבוהה יותר התמקד בחומרים שיכולים להעביר אלקטרונים מרובים לכל מולקולה 4-11. בין המגוון הרחב של זוגות חיזור יש לנו לחקור, VB 2 בולט כמו האנודה אלקליין יוצאת דופן מסוגלת לשחרר 11 אלקטרונים לVB 2, עם יכולות ונפח של 20.7 gravimetric קה ל -1 ק&quot;ג ו4060 אה -1 בהתאמה. * ב 2004, יאנג והעמיתים דיווחו הזרמת VB 2, אלא גם תעד את התחום המורחב בי VB 2 הוא רגיש לקורוזיה בתקשורת אלקלי 12. בשנת 2007, דיווחנו כי ציפוי בחלקיקי VB 2 מונע קורוזיה 13 זה, שהוביל להפגנה של VB 2 / אוויר בattery בשנת 2008 14. במאמר זה, אנו מציגים פרוטוקול המשמש לבדיקת מערכות חדשות מתכת / אוויר המעסיקות את הטכנולוגיה שפותחה בעבר עבור תא האבץ / אוויר כפי שהוחל על VB 2 / תא אוויר. האנודה nanoscopicVB 2 מוצגת כהאנודה צפיפות הספק גבוה באנרגיה גבוהה מסוגלת להציג תגובת חמצון אחת עשרה ואלקטרון מתקרבת ליכולת הפנימית התיאורטית של 4060 ק&quot;ג אה -1 במתח סוללה מוגבר ויכולת טעינה של סוללה. זוג 2 / אוויר VB משתמש באלקטרוליט בסיסי של KOH / NaOH, ומעסיק אותו הקתודה אוויר החמצן המופקת מתא האבץ / אוויר 1. הקתודה electrocatalyst הפחם אינה נצרכת במהלך פריקה. קיים צורך בהבנה רבה יותר את מערכת אוויר VB 2 / כדי לשפר את ביצועי תא נוסף. את המאפיינים והביצועים של חומרים הננוסקופי VB 2 ניתן לחקור באמצעות tהוא תצורת התא של תא האבץ / אוויר 15,16. ניתן לבצע בדיקות לאלקטרוכימי הננוסקופי VB 2 כדי להשוות את ביצועים באמצעות חיסכון באחוזים בשיעורים שונים.

<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>Diethyl Ether</td><td>J.T. Baker</td><td>9244-06</td><td>4L</td></tr><tr><td>אפוקסי</td><td>לוקטיט</td><td></td><td>כבד 5 דקות זמן הגדרה</td></tr><tr><td>איזופרופיל אלכוהול</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Panasonic 675 תא אבץ/אוויר </td><td>Panasonic</td><td>PR675H</td><td>תוצרת יפן ( לא גרמני)</td></tr> <tr><td>C-NERGY Super C65</td><td>Timcal</td><td></td><td>גרפיטי פחמן שחור</td></tr><tr><td>ונדיום</td><td>אולדריץ'</td><td>262935</td><td></td></tr><tr><td>ונדיום דיבוריד</td><td>אלמנטים אמריקאים</td><td>12007-37-3</td><td></td></tr><tr><td>ספקטרום</td><td>זירקוניום כלוריד</td><td>Z20001</td><td></td></tr><tr><td colspan="4" ><חזק>ציוד</חזק></td></tr><tr><td>50 מ"ל בקבוק תחתון עגול</td><td>פישר Scientific Co LLC</td><td>CG151001</td><td></td></tr><tr><td>צבת חיתוך אלכסונית</td> חנות <td></td><td></td><td>לחומרי בניין</td></tr><tr><td>צלחת חמה / לערבב</td><td>IKA</td><td>C-MAG HS 7</td><td></td></tr><tr><td>קופסת כפפות</td><td>Labconco</td><td>דיוק בסיסי</td><td></td></tr><tr><td>עשרה כדורי טונגסטן קרביד 10 מ"מ</td><td>מעבדה סינרגיה</td><td>55.0100.08</td><td></td></tr><tr><td>צנצנת כרסום טונגסטן קרביד</td><td>מעבדה סינרגיה</td><td>50.8600.00</td><td></td></tr><tr><td>סכין גילוח</td> חנות <td></td><td></td><td>לחומרי בניין</td></tr><tr><td>Retsch PM 100 טחנת כדור פלנטרית</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>

המצאה של vb<sub&gt; 2</sub&gt; / תאי אוויר לבדיקת אלקטרוכימי

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

טכניקה כדי לחקור את התכונות וביצועים של מערכות מתכת / אוויר מרובי אלקטרונים חדשים הסוללה הציעה והציגה. שיטה לסינתזה הננוסקופי VB 2 מוצגת כמו גם הליך צעד אחר צעד ליישום ציפוי תחמוצת זירקוניום לחלקיקי VB 2 לייצוב עם שחרור. תהליך פירוק תאי אבץ / אוויר קיימים מוצג, בבניית תוספת של האלקטרודה עובדת החדשה שתחליף את האנודה תא האבץ / אוויר הקונבנציונלי עם האנודה הננוסקופי VB 2. לבסוף, פריקה של VB השלים 2 / אוויר הסוללה מדווח. אנו מראים כי שימוש בתא האבץ / אוויר כמיטת בדיקה הוא שימושי כדי לספק תצורה עקבית כדי ללמוד את הביצועים של האנודה האנרגיה גבוהה הקיבולת הגבוהה הננוסקופי VB 2.

אלקטרוכימי בדיקות מבוצעת כדי לקבוע את הביצועים של VB 2 / סוללות אוויר. התוצאות שהתקבלו עבור מספר תאים לספק ראיות לשחזור של ביצועי התא. איור 1 משווה VB 2 / סוללות אוויר במהלך 3000 אוהם (משמאל) ו1000 אוהם (מימין) פריקה. שימו לב שהמתח הפריקה, כמו גם את החלק היחסי של 4,060 ק&quot;ג אה -1 יכולת פנימית הוא גבוה יותר עם ​​האנודה הננוסקופי VB 2 בהשוואה לתא האנודה מקרוסקופית VB 2, וכי תא זה גם שומר על יעילות גבוהה יותר...

פרוטוקול מוצג למחקר רב אלקטרון מתכת / מערכות סוללה אוויר על ידי שימוש בטכנולוגיה קודמת שפותחה עבור תא האבץ / אוויר. בדיקות אלקטרוכימי מבוצעת לאחר מכן על סוללות מפוברקות כדי להעריך את הביצועים.

המצאה של VB<sub&gt; 2</sub&gt; / תאי אוויר לבדיקת אלקטרוכימי

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

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להדגים באופן הדיר באופן עקבי סוללת מתכת-אוויר בעלת קיבולת גבוהה המשתמשת בוונדיום דיבוריד (vanadium diboride) כחומר האנודה. דבר זה מושג על ידי סינתזה של ננו-וונדיום דיבוריד, שיכול לשחרר עד 11 אלקטרונים למולקולה, ובכך להחליף את מתכת האבץ בעלת הקיבולת הנמוכה בתא אבץ-אוויר קונבנציונלי, שיכול לשחרר רק שני אלקטרונים למולקולה. כשלב שני, תא אבץ-אוויר קונבנציונלי מפורק כדי לאפשר את הסרת חומר האנודה.בשלב הבא, התא מורכב מחדש עם ואנדיום דיבורייד ומאפייני הפריקה שלו נמדדים. התוצאות מתייחסות לביצועים וליעילות של סוללת אוויר המבוססת על ואנדיום דיבורייד. בהשוואה למקסימום תיאורטי, מערך בדיקה אחיד מראה באופן הדיר ביצועי צפיפות אנרגיה גבוהה עבור חומרי אנודה של סוללת אוויר המבוססת על ואנדיום דיבורייד.היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון אופטומטריה בעלת שלושה אלקטרודות, הוא שהיא מאפשרת לבחון באופן ישיר את חומר האנודה וללמוד את תכונותיו. שיטה זו מסייעת במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום אחסון הרב-אלקטרוני על ידי אספקת נתיב פשוט לבדיקה ומחקר של חומרים חדשים. בדרך כלל, אנשים שאינם בקיים בטכניקה זו יתקלו בקושי במהלך פירוקה של תא האוויר-אבץ המסחרי, שהוא מורכב למדי.יש לבצע תהליך זה בעדינות רבה. IDE ונדיום ננוסקופי מסנתז באמצעות טחינת כדורים. כדי להתחיל בניקיון, מייבשים צנצנת טחינה מקרבון טונגסטן בנפח 50 milliliter ו-10 כדורי קרבון טונגסטן בקוטר 10 millimeter באוויר, בתנור בטמפרטורה של 100 degree Celsius למשך שעה.לאחר הקירור, נגב את פנים כלי הטחינה כדי לוודא שלא נותרו שאריות. לאחר מכן, בצע פירגינג (purge) של תא הביניים של תא הכפפות עם ארגון שלוש פעמים, למשך 10 דקות בכל פעם. לאחר מכן, העבר את כלי הטחינה, את הכדורים ושפכטל נקי אל תוך תא הכפפות הממולא בארגון.שקלו אבקות ונדיום ובור ביחס מולרי של אחת לשתיים לתוך כלי הטחינה. הוסיפו את הכדורים לכלי הטחינה ואטמו אותו. הוציאו את כלי הטחינה מתא הכפפות והניחו אותו בתוך טחנת כדורים פלנטרית.הגדירו את הטחנה ל-600 RPM וטחנו במשך ארבע שעות. המתינו עד שצנצנת הטחינה תתקרר לטמפרטורת החדר לפני הוצאתה מהטחנת הכדורים. פעם נוספת, רפאו את תא המעבר של תא הכפפות באמצעות ארגון שלוש פעמים למשך 10 דקות בכל פעם, והעבירו לתא הכפפות את צנצנת הטחינה, בקבוק עגול, פאראפין, סרטית, שפכטל ומגנט ערבוב.כדי להחיל את ציפוי תחמוצת הזרקוניה על ואנדיום דיבוריד, השתמש תחילה בשפכטול כדי לגרד את דפנות כלי הטחינה עד שמרבית מסת המוצא תאסף לתוך סירה לשקילה. שקול את הננו-ואנדיום דיבוריד שנאסף והעבר אותו לבקבוק בעל תחתית עגולה.שקלו זירקוניום כלוריד בכמות של 3.5% ממשקלו של הוונדיום דיבוריד שנאסף, והוסיפו את האבקה לבקבוק. הניחו מוט ערבוב מגנטי בבקבוק ואטמו אותו באמצעות סרט פראפין.הוציאו את הבקבוק מתא הכפפות. השתמשו במזרק של 10 מיליליטר כדי להעביר 10 מיליליטר של dathyl ether אל תוך הבקבוק. כסו במהירות את החור שנוצר מהמזרק עם פיסת סרט ניילון נוספת.הניחו את הבקבוק על מערבל מגנטי וערבבו למשך שעה אחת בהגדרה בינונית. לאחר שעה, השתמשו במאדה סיבובי (rotary evaporator) כדי לאדות את שארית ה-dathyl ether מננו-וונדיום דיבוריד עד שייראה יבש. ברגע שיהיה יבש לחלוטין, אספו אותו לשימוש.בשלב זה, השג תמיסה שהוכנה טרי של פוטסיום הידרוקסיד בריכוז eight molar, ואלקטרוליט של נתרן הידרוקסיד המורכב מפוטסיום הידרוקסיד בריכוז four molar ונתרן הידרוקסיד בריכוז four molar. פתח תא אבץ-אוויר באמצעות פלייר חיתוך אלכסוני כדי ליצור חתך בשפת מעטפת תא המטבע. לאחר מכן, כופף את הקצוות החיצוניים של השפה כלפי חוץ.הקיפו את התא פעמיים באופן מלא, ובשלב זה הוא אמור להיפתח בקלות. השתמשו בלהב תער כדי לדחוף באיטיות את קצוות המכסה ולפתוח בעדינות את התא. היו סבלניים והקפידו לא לפגוע או לסדק שום חלק במהלך שלב זה.לאחר הפרדת התא לשני חלקים, התחתון, המכיל את המפריד, והמכסה, השתמש להב תער כדי להסיר בעדינות כמה שיותר מחומר האנודת של ה-zinc משני החלקים. אין לגרד את החלק התחתון. חשוב לא לפגוע באף אחד מהחלקים.השתמש במקלון צמר גפן כדי לנגב בזהירות את שאריות האבץ והמשקעים מתחתית הפקק ומהמפריד. נקה את הפקק ואת החלק החיצוני של התא באמצעות isopropyl alcohol. התחל בייצור האלקטרודות על ידי שקילה של 1.2 milligrams של zirconium coated vanadium diboride לכל אלקטרודה.העבירו זאת למכתש ועלי. הוסיפו למכתש ועלי מסה של IC carbon black השווה ל-30% מסך חומר האנודה וגרסו במשך 30 דקות. בסיום הגריסה, ודאו כי אין גושים גדולים נראים של חומר לפני איסוף האבקה.העבירו בעזרת שפכטל (spatula) כ-1.7 milligrams של תערובת האבקה 70 30 לכל מכסה אלקטרודה נקי. הוסיפו טיפה אחת של isopropyl alcohol לכל מכסה וערבבו את האבקה בעזרת קצה מחודד וקטן עד להסרת כל הגושים, ועד שהסספנסיה תהיה מפוזרת באופן אחיד על פני החלק העליון של המכסה.יש להמתין 30 דקות לייבוש האלקטרודות. לאחר מכן, יש להניח כל תא עם המכסה שלו הפוך לצד הבסיס התואם לו. יש לבחון כל מכסה כדי לוודא שחומר האנודה פזור באופן אחיד ואינו סדוק.הוסיפו 27 µL מתערובת האלקטרוליט לכל תחתית. השתמשו במקלון צמרon וטבלו אותו פעם אחת בתחתית כדי להסיר בעדינות עודפי אלקטרוליט. קחו בזהירות כל תחתית, הפכו אותה והניחו אותה מעל המכסה כך שחומר האנודה יהיה במגע עם האלקטרוליט.הפעילו לחץ ואטמו באמצעות אפוקסי בעל ייבוש מהיר. עם השלמת תהליך הייצור, הניחו את התאים על מתקן פריקה והמתינו 10 דקות כדי להבטיח שיווי משקל לפני הפריקה. לאחר מכן, מדדו את פוטנציאל המעגל הפתוח.לאחר מכן, מדדו את הפריקה של תא תחת עומס קבוע של 3000 ohms באמצעות בודק סוללות. מוצגות כאן תוצאות עבור מספר תאים במהלך פריקה תחת עומס של 3000 ohms. הציר האנכי מציג את המתח.הציר האופקי מציג את יעילות הפריקה, שהיא אחוז מהקיבולת התאורטית המקסימלית של 4, 060 ampu hour kilogram to the minus one. העקומות העליונות מתייחסות לתאים עם vanadium diboride ננוסקופי. אלה מראים מתחי פריקה גבוהים יותר וקיבולת פנימית גבוהה יותר בהשוואה לעקומות התחתונות, המתייחסות לתאים עם vanadium diboride מאקרוסקופי.תרשים דומה מוצג כאן עבור עומס של 1000 ohm. שוב, התאים עם החומר הננוסקופי מראים ביצועים טובים יותר. שתי הדמויות מספקות ראיות לחזרתיות של התוצאות.תרשים זה מציג את המתח כפונקציה של הזמן עבור תא עם macro vanadium diorite בכחול, בהשוואה לביצועי תא ריק באדום. נתונים אלו מראים את הפריקה של תא המכיל 20 milliamp hours של חומר אנודה מאבץ. כדי לבצע מדידה זו.תא סוללת אבץ רוקנה תחילה ולאחר מכן הוכנסו חזרה חלקיקי האבץ. פעולה זו מדגימה את התאמת הסוללה המנוקה כמשטח לבדיקה של האנודה של vanadium diorite. כאן מושווה עקומת תא ה-vanadium diorite המקרוסקופית בירוק לתא בעל אנודה המכילה פחמן דחוס בלבד.תמונה סופית זו מראה את הביצועים של תא ונדיום דיוריט עם זיהומי אבץ מכוונים. בבב נראה כי פלטת הפריקה מישורה. היעדרן של פלטות אלה בתאים שהוכנו לפי הפרוטוקול מהווה הוכחה לכך שהם אינם מכילים זיהום משמעותי של אבץ.על ידי ביצוע פרוצדורה זו, ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון ספקטרוסקופיית עכבה חשמלית, כדי לענות על שאלות נוספות, כגון התנגדות פנימית באלקטרוליט ובחומר האנודי.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

פרוטוקול זה מתאר כיצד ליצור סיבים אלקטרודות פחמן. אלקטרודות משמשות לאחר מכן כדי לזהות שחרור קטכולאמינים מתוך שלפוחית ​​עם amperometry סיבי פחמן.

המצאה של אלקטרודות Amperometric

פרוטוקול לבנות ולבדוק תאים מטבע של סוללות ליתיום יון מתואר. הנהלים הספציפיים של ביצוע העבודה האלקטרודה, הכנת אלקטרודה נגדית, הרכבת התא בתוך שבתא הכפפות ובדיקה תא מוצגים.

בנייה ובדיקה של תאים מטבע של סוללות ליתיום יון

אנו מתארים את התכנון והבנייה של תא אלקטרוכימי לבחינת חומרי האלקטרודה באמצעות בעקיפת אתר אבקת ניטרונים (NPD). אנו להתייחס בקצרה חלופיים בעיצובי תא NPD האתר ולדון בשיטות לניתוח מקביל בנתונים NPD האתר הופקו באמצעות תא זה.

באתרו ניוטרון אבקת השתברות שימוש בסוללות ליתיום-יון מתוצרת מותאמת אישית

פרוטוקול לבדיקה אלקטרוכימית של סוללת Li-O2 אפרוטית עם הכנת אלקטרודות ואלקטרוליטים ומבוא לשיטות האפיון הנפוצות מוצג כאן.

פרוטוקול של מבחן אלקטרוכימי אפיון Aprotic Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; סוללה

מתח osmotic משפיע אקסוציטוזה ואת כמות הנוירוטרנסמיטר שפורסמו במהלך תהליך זה. נדגים כיצד שילוב שיטות אלקטרוכימיות יחד עם מיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים יכול לשמש כדי לחקור את ההשפעה של לחץ אוסמוטי חוץ-תאית על פעילות אקסוציטוזה, שלפוחית quantal בגודל כמות הנוירוטרנסמיטר משוחרר במהלך אקסוציטוזה.

ניטור השפעת Osmotic הלחץ על שלפוחית הפרשה, אקסוציטוזה

כאן, אנו מציגים פרוטוקול עבור ייצור ו הכנת גרפן תא נוזלי להשגחה בחיי עיר הילוכים מיקרוסקופ אלקטרונים, יחד עם סינתזה של חומרים אלקטרודה ובדיקות תא אלקטרוכימי הסוללה.

הכנה של גראפן נוזלי תאים התצפית של חומר סוללת ליתיום-יון

מאמר זה מתאר תהליך ייצור מהיר ופשוט של החומרים המורכבים הelectromechanically יוניים עבור מפעילים בביו-רפואית, ביואידיטיטידים וביישומי רובוטיקה רכים. מדרגות הייצור המרכזיות, חשיבותם לתכונות הסופיות של הפעילים, וחלק משיטות האפיון העיקריות מתוארות בפרוטרוט.

הייצור של מפעיל פחמן מבוססי Electromechanically Active מפעילים רכים

מוצגת כאן שיטה לפנוטיפ מכני של תאים בודדים באמצעות פלטפורמה מיקרופלואידית מבוססת אלקטרוניקה הנקראת חישת נקבוביות מכאנו-צומת (mechano-NPS). פלטפורמה זו שומרת על תפוקה מתונה של 1-10 תאים לשנייה תוך מדידת התכונות הביופיזיות האלסטיות והצמיגיות של התאים.

חישת נקבוביות Mechano-node: פלטפורמה מהירה ונטולת תוויות למדידות ויסקואלסיות של תאים בודדים מרובי פרמטרים

הפרוטוקול מתאר כיצד לנטר אירועים אלקטרוכימיים על ננו-חלקיקים בודדים באמצעות ספקטרוסקופיית פיזור ראמאן משופרת על פני השטח והדמיה.

מעקב אחר אלקטרוכימיה על ננו-חלקיקים בודדים באמצעות ספקטרוסקופיית פיזור ראמאן משופרת פני השטח ומיקרוסקופ

מוצג כאן פרוטוקול לבדיקת עייפות מכנית במקרה של תאי דם אדומים אנושיים באמצעות גישת אלקטרודפורמציה מווסתת אמפליטודה. גישה כללית זו יכולה לשמש למדידת השינויים השיטתיים במאפיינים מורפולוגיים וביומכניים של תאים ביולוגיים בתרחיף מעיוות מחזורי.

אלקטרודפורמציה מווסתת משרעת להערכת עייפות מכנית של תאים ביולוגיים

חקור סינתזה ואפיון אלקטרוכימי של סוללות מתכת/אוויר המבוססות על ונדיום דיבוריד כחומר אנודה. השיטה מדגימה צפיפות אנרגיה גבוהה ויכולת שחרור של 11 אלקטרונים למולקולה.

המצאה של VB

גלה סרטונים נוספים