Il protocollo descrive la valutazione di varie proprietà elettrochimiche dei supercondensatori utilizzando un sistema a tre elettrodi con un dispositivo potenziostatico.
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Articolo metodologico
Valutazione delle proprietà elettrochimiche dei supercondensatori utilizzando il sistema a tre elettrodi
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il sistema a tre elettrodi è una piattaforma analitica di base e generale per studiare le prestazioni elettrochimiche e le caratteristiche dei sistemi di accumulo di energia a livello di materiale. I supercondensatori sono uno dei più importanti sistemi emergenti di accumulo di energia sviluppati nell'ultimo decennio. Qui, le prestazioni elettrochimiche di un supercondensatore sono state valutate utilizzando un sistema a tre elettrodi con un dispositivo potenziostatico. Il sistema a tre elettrodi consisteva in un elettrodo di lavoro (WE), un elettrodo di riferimento (RE) e un controelettrodo (CE). Il WE è l'elettrodo in cui viene controllato il potenziale e viene misurata la corrente, ed è l'obiettivo della ricerca. Il RE funge da riferimento per misurare e controllare il potenziale del sistema e il CE viene utilizzato per completare il circuito chiuso per consentire misurazioni elettrochimiche. Questo sistema fornisce risultati analitici accurati per la valutazione di parametri elettrochimici come la capacità specifica, la stabilità e l'impedenza attraverso la voltammetria ciclica (CV), la carica galvanostatica (GCD) e la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS). Diversi protocolli di progettazione sperimentale sono proposti controllando i valori dei parametri della sequenza quando si utilizza un sistema a tre elettrodi con un dispositivo potenziostatico per valutare le prestazioni elettrochimiche dei supercondensatori. Attraverso questi protocolli, il ricercatore può impostare un sistema a tre elettrodi per ottenere risultati elettrochimici ragionevoli per valutare le prestazioni dei supercondensatori.
Introduzione
I supercondensatori hanno attirato un'enorme attenzione come fonti di energia adatte per una varietà di applicazioni come dispositivi microelettronici, veicoli elettrici (EV) e sistemi di accumulo di energia stazionari. Nelle applicazioni EV, i supercondensatori possono essere utilizzati per una rapida accelerazione e possono consentire l'accumulo di energia rigenerativa durante i processi di decelerazione e frenata. Nei settori delle energie rinnovabili, come la generazione di energia solare1 e la generazione di energia eolica2, i supercondensatori possono essere utilizzati come sistemi di accumulo di energia stazionari....
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Protocollo
1. Fabbricazione di elettrodi e supercondensatori (Figura 1)
- Preparare gli elettrodi prima dell'analisi elettrochimica combinando l'80% in peso (wt)% del materiale attivo dell'elettrodo (0,8 g di carbone attivo), il 10% in peso del materiale conduttivo (0,1 g di nerofumo) e il 10% in peso del legante (0,1 g di politetrafluoroetilene (PTFE)).
- Far cadere l'isopropanolo (IPA; 0,1-0,2 ml) nella miscela sopra menzionata, quindi distribuire la miscela sottilmente in un impasto con un rullo.
- Prima di fissare l'elettrodo alla rete in acciaio inossidabile (SUS), tagliare la....
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Risultati
Gli elettrodi sono stati fabbricati secondo il protocollo step 1 (Figura 1). Elettrodi sottili e omogenei sono stati fissati a mesh SUS con una dimensione di 1 cm2 e uno spessore di 0,1-0,2 mm. Dopo l'essiccazione, è stato ottenuto il peso dell'elettrodo puro. L'elettrodo è stato immerso in un elettrolita acquoso 2 M H2SO4 e all'elettrolita è stato permesso di permeare sufficientemente l'elettrodo prima delle analisi elettrochimiche. La sequenza di produzione.......
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Discussione
Questo studio fornisce un protocollo per varie analisi utilizzando un sistema a tre elettrodi con un dispositivo potenziostatico. Questo sistema è ampiamente utilizzato per valutare le prestazioni elettrochimiche dei supercondensatori. Una sequenza adatta per ogni analisi (CV, GCD e EIS) è importante per ottenere dati elettrochimici ottimizzati. Rispetto al sistema a due elettrodi con una configurazione semplice, il sistema a tre elettrodi è specializzato per l'analisi dei supercondensatori a livello di materiale
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato supportato dal Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning (KETEP) e dal Ministero del Commercio, dell'Industria e dell'Energia (MOTIE) della Repubblica di Corea (n. 20214000000280) e dalla borsa di studio per la ricerca universitaria dell'Università Chung-Ang 2021.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Carbone attivo | GS | Materiale attivo | |
| Elettrodo Ag/AgCl | BASi | RE-5B | Elettrodo di riferimento |
| Nero di carbonio | Hyundai | Materiale conduttivo | |
| Desicator | Navimro | ||
| Pressa per elettrodi | Rotech | ||
| Extractor WonA Tech | Converti il programma (dati grezzi in forma excel) | ||
| Isopropanolo (IPA) | Samchun | I0346 | Solvente per fondere il legante |
| Politetrafluoroetilene (PTFE) | Hyundai | ||
| Binder Potenziostato WonA | Tech | Zive SP1 | |
| Elettrodo Pt | BASi | MW-018122017 | Controelettrodo |
| Pallone di reazione | Duran | Container per elettrolita | |
| SM6 | WonA Tech | Programma di sequenza di impostazione e misurazione del risultato elettrochimico | |
| Acido solforico | Samshun | S1423 | Elettrolita |
| SUS mesh | Navimro | Collettore di corrente | |
| Tappo in teflon | WonA Tech | Cap del continer elettrolitico | |
| Zman | WonA Tech | EIS program |
Riferimenti
- 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).
- Gee, A. M., Robinson, F. V. P., Dunn, R. W.
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Ristampe e permessi
