Protokół opisuje ocenę różnych właściwości elektrochemicznych superkondensatorów za pomocą systemu trzech elektrod z potencjostatem.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ocena właściwości elektrochemicznych superkondensatorów przy użyciu układu trójelektrodowego
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
System trzech elektrod jest podstawową i ogólną platformą analityczną do badania wydajności elektrochemicznej i charakterystyki systemów magazynowania energii na poziomie materialnym. Superkondensatory są jednym z najważniejszych nowych systemów magazynowania energii opracowanych w ciągu ostatniej dekady. W tym przypadku wydajność elektrochemiczną superkondensatora oceniono przy użyciu układu trzech elektrod z urządzeniem potencjostatowym. System trójelektrodowy składał się z elektrody roboczej (WE), elektrody odniesienia (RE) i przeciwelektrody (CE). WE jest elektrodą, w której kontrolowany jest potencjał i mierzony jest prąd, i jest ona celem badań. RE działa jako odniesienie do pomiaru i kontroli potencjału systemu, a CE służy do uzupełnienia obiegu zamkniętego, aby umożliwić pomiary elektrochemiczne. System ten zapewnia dokładne wyniki analityczne do oceny parametrów elektrochemicznych, takich jak pojemność właściwa, stabilność i impedancja, za pomocą cyklicznej woltamperometrii (CV), galwanostatycznego ładunku i wyładowania (GCD) oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Zaproponowano kilka eksperymentalnych protokołów projektowych polegających na kontrolowaniu wartości parametrów sekwencji przy użyciu układu trójelektrodowego z urządzeniem potencjostatowym do oceny wydajności elektrochemicznej superkondensatorów. Dzięki tym protokołom badacz może skonfigurować system trzech elektrod, aby uzyskać rozsądne wyniki elektrochemiczne do oceny wydajności superkondensatorów.
Wprowadzenie
Superkondensatory przyciągnęły ogromne zainteresowanie jako odpowiednie źródła zasilania dla różnych zastosowań, takich jak urządzenia mikroelektroniczne, pojazdy elektryczne (EV) i stacjonarne systemy magazynowania energii. W zastosowaniach EV superkondensatory mogą być używane do gwałtownego przyspieszania i mogą umożliwiać magazynowanie energii regeneracyjnej podczas procesów zwalniania i hamowania. W dziedzinach energii odnawialnej, takich jak wytwarzanie energii słonecznej1 i wytwarzanie energii wiatrowej2, superkondensatory mogą być używane jako stacjonarne systemy magazynowania energii3
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Produkcja elektrody i superkondensatora (Rysunek 1)
- Przygotować elektrody przed analizą elektrochemiczną, łącząc 80% masy (wag.) materiału aktywnego elektrody (0,8 g węgla aktywnego), 10% wag. materiału przewodzącego (0,1 g sadzy) i 10% wag. spoiwa (0,1 g politetrafluoroetylenu (PTFE)).
- Wrzuć izopropanol (IPA; 0,1-0,2 ml) do wyżej wymienionej mieszanki, a następnie rozprowadź mieszaninę cienko na ciasto za pomocą wałka.
- Przed przymocowaniem elektrody do siatki ze stali nierdzewnej (SUS) należy przyciąć siatkę SUS na wymiary 1,5 cm (szerokość) × 5 cm (dług....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Elektrody wykonano zgodnie z krokiem 1 protokołu (Rycina 1). Cienkie i jednorodne elektrody przymocowano do siatki ze stali nierdzewnej (SUS) o rozmiarze 1 cm2 i grubości 0,1-0,2 mm. Po wysuszeniu wyznaczono masę czystej elektrody. Elektrodę zanurzono w wodnym elektrolicie 2 M H2SO4 i pozostawiono, aby elektrolit w pełni przeniknął do elektrody przed analizami elektrochemicznymi. Sekwencja przygotowania oraz konfiguracja systemu do pomiarów elektrochemicznych.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Badanie to stanowi protokół dla różnych analiz z wykorzystaniem systemu trzech elektrod z urządzeniem potencjostatowym. System ten jest szeroko stosowany do oceny wydajności elektrochemicznej superkondensatorów. Odpowiednia sekwencja dla każdej analizy (CV, GCD i EIS) jest ważna dla uzyskania zoptymalizowanych danych elektrochemicznych. W porównaniu z systemem dwuelektrodowym o prostej konfiguracji, system trzyelektrodowy specjalizuje się w analizie superkondensatorów na poziomie materiału15. Jedn.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Podziękowania
Ta praca była wspierana przez Koreański Instytut Oceny i Planowania Technologii Energetycznych (KETEP) oraz Ministerstwo Handlu, Przemysłu i Energii (MOTIE) Republiki Korei (nr 20214000000280), a także stypendium badawcze Uniwersytetu Chung-Ang 2021.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Węgiel aktywny | GS | Materiał aktywny Elektroda | |
| Ag/AgCl | BASi | RE-5B | Elektroda referencyjna |
| Sadza | Hyundai | Materiał przewodzący | |
| Eksykator | Navimro | ||
| Prasa do elektrod | Rotech | ||
| Extractor | WonA Tech | Konwertuj program (surowe dane do formularza Excel) | |
| Izopropanol(IPA) | Samchun | I0346 | Rozpuszczalnik do topienia spoiwa |
| Politetrafluoroetylen(PTFE) | Hyundai | Binder | |
| Potencjostat | WonA Tech | Zive SP1 | |
| Elektroda Pt | BASi | MW-018122017 | Przeciwelektroda |
| Kolba reakcyjna | Duran | dla elektrolitu | |
| SM6 | WonA Tech | Program do ustawiania kolejności i pomiaru wyniku elektrochemicznego | |
| Kwas siarkowy | Samshun | S1423 | Elektrolit |
| SUS mesh | Navimro | Odbierak prądu | |
| Nasadka teflonowa | WonA Tech | Cap kontynuatora elektrolitu | |
| Zman | WonA Tech | EIS program |
Bibliografia
- 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.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
